固体聚合物电解质简析

固体聚合物电解质逐渐是锂离子电池电解液的研究重点，它能够兼顾传统液体电解质的导电性能以及固体树脂化合物的易加工、易成型特性，可有效改善锂离子电化学性能及安全性能。固体聚合物电解质在电子、医疗、空间技术、电致显色、光电学、传感器等方面有着广泛的应用。

固体聚合物电解质的研究始于1973年Wright等人对聚氧化乙烯（PEO）与碱金属离子络合物导电性的发现。1979年，法国Armand等报道了PEO碱金属盐络合物在40～60℃时离子电导率达10-5S/cm，且具有良好的成膜性，可用作锂离子电池电解质。 

固体聚合物电解质由高分子主体物和金属盐两部分复合而成，实现导电的原理：是在传统的树脂材料中引入具有导电特性无机盐。在充放电过程中，无机盐中的导电离子通过与高分子链上官能团的吸附、解析作用实现离子迁移。

近年来，固体聚合物电解质的研究取得了很大进展，研究人员开发出了多种新型的固体聚合物电解质。

斯坦福大学崔屹教授^[1]将PEO/LiTFSI填充到仅有8.6 μm厚的多孔聚酰亚胺（PI）膜中，设计了一种超薄的8.6微米厚的纳米多孔“PI / PEO / LiTFSI”结构的固态电解质，赋予了电解质更好的柔性和安全性，为解决超薄电解质膜易短路的问题提供了新思路，用该电解质组装的全固态锂离子电池具有非常好的循环稳定性和安全性。

北京科技大学的连芳教授团队^[2]以他们在聚乙烯醇缩醛（PVFM）硼基单离子导体聚合物电解质（简称LiPVFM）的研究积累为基础，实现高浓度锂盐（LiTFSI）在LiPVFM基体中的溶解，设计合成了新型“Salt-with-Salt”双锂盐型柔性固态聚合物电解质。双锂盐型固态电解质具有显著提高的室温离子电导率5.7×10-4 S cm-1、高锂离子迁移数0.79、优异的抗拉强度以及塑性变形能力，应用该电解质的固态金属锂电池表现出了极高的安全性。

参考文献：

1.Yi Cui ,Jian Qin ,etal.Ultrathin, flexible, solid polymer composite electrolyte enabled with aligned nanoporous host for lithium batteries.Nature Nanotechnology volume[J].https://www.nature.com/articles/s41565-019-0465-3

2.Fang Lian*, Hong-yan Guan, Yan Wen, Xiao-rong Pan, Polyvinyl formal based single-ion conductor membranes as polymer electrolyte for lithium ion batteries, Journal of Membrane Science, 2014, 469: 67-72.