不同聚合物固态电解质体系的优缺点

聚合物电解质是聚合物锂离子电池的核心部分,具有低密度、易加工、制作外形灵活、安全系数高等特点，在下一代高安全全固态锂离子电池中有着广泛的应用前景。目前研究和使用较多的聚合物固态电解质体系主要有PEO（聚氧乙烯）、PAN（聚丙烯腈）、PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）和 PVDF（聚偏二氟乙烯）等。

PEO材料被发现最早，PEO能和许多锂盐发生络合，对锂盐溶解性好，而且PEO在高于其熔点(65℃)的温度时具有高锂离子导电率以及与电极材料间较小的界面阻抗。因此PEO可以被用作无液体固态电解质的基底以增加锂离子电导率和减少界面阻抗。不足之处是，PEO室温下结晶度高、离子电导率低，机械强度差，还有就是 PEO 黏性较大会影响成膜性，不适宜直接作为电解质使用，需要对其进行一定的改性。

 PAN是一种稳定性好、耐热性强且阻燃性好的聚合物，合成简单，稳定性好，较为适合用作基质材料，采用有机电解液对其进行增塑后，可形成凝胶电解质。然而PAN中的CN基团容易吸引锂离子但本身离子传导性并不好，且对金属 Li 不稳定。

PMMA 基聚合物主链中存在羰基侧链能够作用于碳酸酯类溶剂中的 O 原子，可以大量吸附电解液，同时PMMA 结构稳定且对金属 Li 稳定，与电极接触面形成的钝化膜阻抗较小。但是PMMA存在结晶度低，成膜后硬脆、柔韧性差、机械强度差的缺点。

PVDF 材料熔点较高、热稳定性良好，具有较高的电化学稳定性，介电常数高有助于促使锂盐离子化，且成膜性较好，但均聚物结构导致分子内结晶度仍较高（65%-78%），不利于离子导电，因此研究者使用 HFP 和PVDF 共聚，研发了PVDF 的衍生物PVDF-HFP。

以上聚合物材料是当前锂离子用聚合物固态电解质体系的研究热点，其中PEO是聚合物电解质中最为常见的基体材料，PAN 和 PMMA材料多用于制备凝胶聚合物电解质，或者和其他聚合物共混或共聚制备复合固态电解质。比如PEO与PMMA制备成复合固态电解质膜可以有效弥补各自的缺点，以获得一种拥有低结晶度，优良力学性能的复合凝胶电解质等。