用于測(cè)量鋰電池固態(tài)聚合物電解質(zhì)氧化穩(wěn)定性的電化學(xué)方法

聚合物電解質(zhì)推動(dòng)了電池朝著更安全、更靈活、高能量的方向發(fā)展。含有聚苯乙烯、聚環(huán)氧乙烷（PEO）和雙三氟甲磺酰亞胺鋰（LiTFSI）的嵌段共聚物電解質(zhì)與鋰金屬相容。然而，PEO基電解質(zhì)與鋰金屬正極的相容性尚未得到最終證實(shí)。需要研究共用電流收集器中惰性工作電極的嵌段共聚物電解質(zhì)的氧化穩(wěn)定性。由于大多數(shù)電化學(xué)試驗(yàn)已用于液體電解質(zhì)的研究，所以研究這些聚合物電解質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)是所要面臨的挑戰(zhàn)。為了定量評(píng)價(jià)聚合物電解質(zhì)的氧化穩(wěn)定性提出了一種電化學(xué)方法。該方法使用一組不同強(qiáng)度的電流和開(kāi)路電壓進(jìn)行線性?huà)呙?，并做出伏安圖。因此，該方法又被稱(chēng)為可變反向線性?huà)呙璺卜?。該方法還產(chǎn)生了可以用Butler-Volmer模型分析的電流與超電勢(shì)數(shù)據(jù)。研究結(jié)果表明，嵌段共聚物電解質(zhì)的電化學(xué)氧化是非常穩(wěn)定的，其降解反應(yīng)緩慢，且具有較大的熱活化能。

采用LiTFSI和多種工作電極材料對(duì)PEO聚合物進(jìn)行電化學(xué)試驗(yàn)。其中，電極材料既可用作鋰電池中的集電器，也可作為檢測(cè)聚合物電解質(zhì)氧化降解的惰性電極。與含有碳酸亞乙酯和LiTFSI的液體電解液相比，使用LiTFSI的PEO基電解液中的鋁腐蝕被鈍化。然而，過(guò)度放電會(huì)導(dǎo)致聚合物電解質(zhì)中Cu/Cu+元素的反應(yīng)速度加快。因此，與液體電解質(zhì)基電池一樣，固態(tài)聚合物電解質(zhì)基電池也應(yīng)避免過(guò)度放電，以防止銅腐蝕。研究還發(fā)現(xiàn)，金(Au)不是用于檢查鋰電池中陽(yáng)極反應(yīng)的理想惰性電極。

刊名：Chemical Engineering Science（英）

刊期：2016年第154期

作者：Daniel T.Hallinan Jr.et al

編譯：陳少帥