新型PEO/LPOS复合聚合物电解质的制备与性能研究

doi:10.12028/j.issn.2095-4239.2016.0025

储能科学与技术 ›› 2016, Vol. 5 ›› Issue (5): 730-734.doi: 10.12028/j.issn.2095-4239.2016.0025

新型PEO/LPOS复合聚合物电解质的制备与性能研究

赵嫣然，陈少杰，陶益成，陈晓添，姚霞银，许晓雄

中国科学院宁波材料技术与工程研究所，浙江宁波 315201

收稿日期:2016-05-18 修回日期:2016-06-15 出版日期:2016-09-01 发布日期:2016-09-01
通讯作者: 许晓雄，研究员，主要研究方向固态锂电池技术及相关材料，E-mail：xuxx@nimte.ac.cn；陈少杰，助理研究员，主要研究方向固体电解质材料与应用，E-mail：chenshaojie @nimte.ac.cn。
作者简介:赵嫣然（1991—），女，硕士研究生，主要研究方向为固体聚合物电解质材料，E-mail：zhaoyanran@nimte.ac.cn；
基金资助:
中科院战略性先导专项（A类）（DA09010201）及宁波市自然科学基金项目（2015A610238）。

Preparation and performance of PEO/LPOS composite polymer electrolyte

ZHAO Yanran, CHEN Shaojie, TAO Yichen, CHEN Xiaotian, YAO Xiayin, XU Xiaoxiong

Ningbo Institute of Materials Technology and Engineering, Chinese Academy of Sciences, Ningbo 315201, Zhejiang, China

Received:2016-05-18 Revised:2016-06-15 Online:2016-09-01 Published:2016-09-01

摘要/Abstract

摘要： 将具有较高电导率和稳定性的硫化物电解质LPOS引入PEO基聚合物中，制备一种新型PEO/LPOS复合聚合物电解质。研究结果表明，1%LPOS的添加能显著改善PEO基聚合物电解质的电导率、锂离子迁移数和电化学稳定性。与纯PEO基电解质相比，新制备的复合聚合物电解质PEO18-LiTFSI-1%LPOS室温电导率由 6.18×106 S/cm提高至1.60×105 S/cm，提高了158%。80 ℃表现出最佳电导率为1.08×103 S/cm，电化学窗口提高至4.7 V，同时具有非常良好的对锂稳定性。以新型复合电解质组装的LiFePO4/Li全固态锂电池表现出良好的循环稳定性，在60 ℃ 1 C下循环50周后放电比容量仍维持在105 mA•h/g以上。

关键词: 固体聚合物电解质, 锂快离子导体, 复合, 全固态锂电池

Abstract: A novel free-standing composite electrolyte membranes with high ionic conductivity and good electrochemistry stability is papered through incorporation of sulfide electrolyte 70Li2S-29P2S5-1P2O5 (LPOS) into polyethylene oxide (PEO) matrix. The LPOS particles, acting as active fillers incorporation into the PEO matrix, have a positive effect on the ionic conductivity, lithium ion transference number and electrochemical stability. The lithium ion conductivities of as-prepared composite membranes are evaluated, and the optimal composite membrane incorporating 1% LPOS exhibits an ionic conductivity of 1.60×105 S/cm at room temperature and a maximum ionic conductivity of 1.08×103 S/cm at 80 ℃ and an electrochemical window of 4.7 V. And the LiFePO4/Li battery fabricated with this new composite electrolyte membrane exhibits fascinating cycle performance with high capacity retention. After 50 cycles, the discharge capacity of cell LiFePO4/PEO18-LiTFSI-1%LPOS/Li is 105 mA•h/g at 1 C rate at 60 ℃. It is demonstrated that this new composite electrolyte membrane should be a promising electrolyte applied in solid state batteries based on lithium metal electrode.

Key words: solid polymer electrolyte, lithium superionic conductor, composition, all-solid-state lithium battery

赵嫣然，陈少杰，陶益成，陈晓添，姚霞银，许晓雄. 新型PEO/LPOS复合聚合物电解质的制备与性能研究[J]. 储能科学与技术, 2016, 5(5): 730-734.

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[17] NAKAYAMA M，WADA S，KUROKI S，et al. Factors affecting cyclic durability of all-solid-state lithium polymer batteries using poly(ethylene oxide)-based solid polymer electrolytes[J]. Energy & Environmental Science，2010，3（12）：1995-2002.

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