【摘 要】
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随着工业的快速发展,化石燃料的过度开发引起了人们严重的能源危机。为了缓解日益增长的能源需求,人们迫切地希望得到一种高能量密度的储能技术。因为锂离子电池理论容量高,循环寿命长等优点,因此,锂离子电池目前应用非常广泛。因此,对于锂金属电池来说开发一种环保、安全和能量密度高的的电解质,以满足便携式电子、汽车、航空航天等方面的应用是目前亟待解决的问题。有机硅由于具有优异的耐高低温性能,因此含有有机硅的电解
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随着工业的快速发展,化石燃料的过度开发引起了人们严重的能源危机。为了缓解日益增长的能源需求,人们迫切地希望得到一种高能量密度的储能技术。因为锂离子电池理论容量高,循环寿命长等优点,因此,锂离子电池目前应用非常广泛。因此,对于锂金属电池来说开发一种环保、安全和能量密度高的的电解质,以满足便携式电子、汽车、航空航天等方面的应用是目前亟待解决的问题。有机硅由于具有优异的耐高低温性能,因此含有有机硅的电解质能够有效的克服传统有机电解质的许多缺点,例如在极端温度下传统有机电解质的循环性能会迅速下降等情况。因此,有机硅电解质已成为传统电解质发展的方向之一。在本文中,我们设计了两种含硅聚合物电池体系,从结构的合成和在锂离子电池中的应用,展开了全面的研究。首先,我们合成了一种刷状硅氧烷聚合物,通过与丁二腈和双三氟甲基磺酰亚胺锂（Li TFSI）共混,制备刷状硅氧烷聚合物共晶混合物电解质。得到的电解质在室温下具有3.16 m S cm-1的高离子电导率。将该电解质组成Li||Li电池,在室温下,以10 m A cm-2的高电流密度进行锂剥离/沉积测试,该电解质在循环3000 h之后,没有发生短路的迹象,在一定程度上抑制了锂枝晶的生成。以三元正极材料(Li Ni0.6Co0.2Mn0.2O2)为正极,组装Li||NCM622电池在室温下以电流速率5C和10C的电流速率,该电池可以分别达到120 m Ah g-1和96 m Ah g-1的首圈容量,并且在稳定循环100圈之后依然有80%以上的容量保持率。当我们将温度降低到-10 oC和-40 oC时,我们以0.1C的电流速率测试了循环性能,得到了分别为153 m Ah g-1和149 m Ah g-1的首圈容量。在第二类体系中,我们对笼型聚倍半硅氧烷（POSS）的八个臂进行了官能化,得到POSS衍生的链引发剂,先以一种含氟不饱和单体进行分段线性聚合,进而以聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯（PEGMA）超支化聚合到含氟聚合物链段上,得到基于POSS含氟星型超支化固体电解质。该电解质以磷酸铁锂（LFP）为正极组成Li||LFP,在60 oC下,以0.1C的电流速度循环可以得到首圈容量为133.5 mAh g-1,并且可以稳定循环40圈。
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