用于测量锂电池固态聚合物电解质氧化稳定性的电化学方法

用于测量锂电池固态聚合物电解质氧化稳定性的电化学方法

聚合物电解质推动了电池朝着更安全、更灵活、高能量的方向发展。含有聚苯乙烯、聚环氧乙烷（PEO）和双三氟甲磺酰亚胺锂（LiTFSI）的嵌段共聚物电解质与锂金属相容。然而，PEO基电解质与锂金属正极的相容性尚未得到最终证实。需要研究共用电流收集器中惰性工作电极的嵌段共聚物电解质的氧化稳定性。由于大多数电化学试验已用于液体电解质的研究，所以研究这些聚合物电解质的化学性质是所要面临的挑战。为了定量评价聚合物电解质的氧化稳定性提出了一种电化学方法。该方法使用一组不同强度的电流和开路电压进行线性扫描，并做出伏安图。因此，该方法又被称为可变反向线性扫描伏安法。该方法还产生了可以用Butler-Volmer模型分析的电流与超电势数据。研究结果表明，嵌段共聚物电解质的电化学氧化是非常稳定的，其降解反应缓慢，且具有较大的热活化能。

采用LiTFSI和多种工作电极材料对PEO聚合物进行电化学试验。其中，电极材料既可用作锂电池中的集电器，也可作为检测聚合物电解质氧化降解的惰性电极。与含有碳酸亚乙酯和LiTFSI的液体电解液相比，使用LiTFSI的PEO基电解液中的铝腐蚀被钝化。然而，过度放电会导致聚合物电解质中Cu/Cu+元素的反应速度加快。因此，与液体电解质基电池一样，固态聚合物电解质基电池也应避免过度放电，以防止铜腐蚀。研究还发现，金(Au)不是用于检查锂电池中阳极反应的理想惰性电极。

刊名：Chemical Engineering Science（英）

刊期：2016年第154期

作者：Daniel T.Hallinan Jr.et al

编译：陈少帅