锂电池聚合物电解质按其形态可分为凝胶聚合物电解质(GPE)和固体聚合物电解质(SPE),其主要区别在于前者含有液体增塑剂,而后者没有。电池体系离子载流子,对电子而言必须是绝缘体。用于二次锂电池中的聚合物电解质必须满足化学与电化学稳定性好,室温电导率高,高温稳定性好,不易燃烧,价格合理等特性。聚合物电解质的基体类型主要有:同种单体的聚合物、不同单体的共聚物、不同聚合物的共混物及其它对聚合物改性的聚合物等,常见的聚合物基体有PE0、PP0、PAN、PVC、PVDC等。基体的结构、芬子量、玻璃化转变温度(T)、结晶度等都会影响聚合物电解质离子电导率、电化学稳定性、机械性能等,如T,较低、结晶度不高的聚合物电解质会有较高的离子电导率,而增加基体的T,或分子量、聚合物共混可提高聚合物电解质的机械性能。
凝胶聚合物电解质(GPE)类型按照聚合物主体分类,凝胶聚合物电解质主要分为下列三种类型:
1、PAN基聚合物电解质;
2、PMMA基聚合物电解质;
3、PVDF基聚合物电解质。
增塑剂是聚合物电解质中重要一环。一般是将增塑剂混溶于聚合物溶液中,成膜后将它除去,留下微孔用于吸附电解液。要求增塑剂与高聚物混溶性好,增塑效率高,物理化学性能稳定,挥发性小且无毒,不与电池材料发生反应。一般应选择沸点高、黏度低的低分子溶剂或能与高聚物混合的低聚体。凝胶聚合物电解质的增塑剂类似液体电解质体系的溶剂。通常使用的是碳酸酯类有机溶剂见下表。
增塑剂在凝胶型聚合物中主要作用增塑剂包括丙烯碳酸酯PC、乙烯碳酸酯EC、二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亚砍(DMS)和y-丁内酯(y-BL)及其混合物等。增塑剂在PAN基聚合物凝胶电解质的作用如下:
1、降低聚合物电解质的玻璃化的转变温度,解离聚合物的结晶状态;
2、溶解电解质盐,为聚合物电解质提供载流子;
3、提高聚合物及其自身的极性;
4、破坏锂离子与聚合物之间的配位键,使更多的锂离子在凝胶态中而不是在故乡中运动。