單離子導體聚合硼酸鹽電解質研究取得系列進展

電解質是鋰電池關鍵組成部分之一，電解質的優劣筆直決定著電池的循環性能、倍率性能和安全性能等。傳統LiPF6基電解液由于熱穩定性比較差，對水極其敏感且副產物有腐蝕性，制約了其在鋰電池高溫性能的發揮。因此，急切需要開發價格低廉、性能優越的新型鋰鹽，發展新的電解質體系替代LiPF6基電解液，以提高鋰電池的綜合性能，張大鋰電池的使用范疇。

具有聚陰離子的硼酸鋰鹽由于良好的耐熱穩定性被認為是非常有前景的一類鋰鹽。近日，依托中國科學院青島生物能源與過程研究所建設的青島儲能產業技術研究院研究員劉志宏率領的研究組，采用廉價的生物質原料酒石酸開發出一種新型的聚合硼酸鋰鹽PLTB，并與高分子復合制備了一種非常有前景的單離子導體聚合物電解質，該電解質具有高離子電導率、寬電化學穩定窗口和良好的鈍化鋁集流體能力，即便在120℃高溫下仍舊能穩定地進行充放電循環。同時，研究結果聲明采用該聚合物電解質的錳酸鋰離子電池的高溫循環穩定性遠遠優于傳統的LiPF6基電解液。

此外，該研究組還開發出具有良好的阻燃性和更高的離子遷移數的單離子導體電解質涂覆復合隔膜，可以大大提高商業化鈷酸鋰離子電池的循環穩定性。相關研究成果發表在ElectrochimicaActa92(2013)132138；ElectrochimicaActa141(2014)167172；SolidStateIonics262(2014)747753；JournalofTheElectrochemicalSociety2015,162,A834-A838，并申請中國發明專利兩項。

近期，該研究小組基于季戊四醇等單體，開發出聚醇類的硼酸鋰鹽PLPB和PLDB，這兩種鋰鹽的單離子導體聚合物電解質也表現出良好的離子電導率、寬電化學穩定窗口和良好的高溫電池性能。相關研究成果發表在JournalofMaterialsChemistryA，2015,DOI:10.1039/C5TA00216H；CoordinationChemistryReviews（2015,doi:10.1016/j.ccr.2015.02.011）。

上述研究獲得了國家自然科學基金和中科院戰略先導納米專項的支持。

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