現有電化學儲能鋰離子電池系統主要采用的是有機液體電解質,使用中由于電解液易泄露、揮發而限制和影響電池的性能,大大縮短其使用壽命。特別是電解液無法制成薄膜,因而使鋰離子電池能量密度較低,不適合于小體積、輕質量、高比能量、長壽命的電子電器的使用,如何評價聚合物鋰電池性能?

1、導電率及絕緣性

評判一種聚合物電解質體系的主要標準就是考量是否具有良好的離子導電率及電子絕緣性,固態聚合物電解質的可用性大大降低,將有機溶劑浸沒在聚合物基體中形成的凝膠聚合物電解質的離子電導率可以提高,完全可以滿足商業鋰電池的需求。

2、電化學穩定性窗口

聚合物電解質的化學穩定性差將會直接導致鋰電池充放電過程中的內部不可逆反應的發生,繼而容量的快速衰減。目前隨著人們對鋰電池能量密度需求的提高,使用三元材料或鎳錳材料等高電位的鋰電池已是大勢所趨。故對聚合物電解質的化學穩定性的要求也進一步提高。

3、鋰電子遷移數

聚合物電解質應對電解液有很強的吸收能力,保證一定的鋰離子遷移數。在鋰離子電池內部的導電主要依靠的是陽鋰離子的遷移,提高鋰離子遷移數,可以有效降低充放電過程的界面上的濃差極化,繼而提高電池的能量密度、循環性能以及倍率性能。商業使用液態電解質的鋰離子遷移數一般很小,理想情況是鋰離子遷移數應該盡可能接近于一。

聚合物電解質在聚合物鋰電池中同時充當電解質及隔膜的作用,這就要求聚合物具有良好的力學韌性,保證在制作和使用電池各種環境下,擁有足夠的強度來支撐正負極片,以防電池內部短路情況的發生。聚合物電解質,應具有一定的柔韌性使得易于加工同時具有一定的粘附性和體積應變性能,這樣可以保證電解質與電極的良好接觸,并且抑制電極在充放電過程中的體積變化。