不同烘干温度下PVDF-HFP基准固态电解质的制备与性能研究

卢炫安 罗建国 梁兴华 王玉莹 浑前坤 贠淑宏 史雪利 沈鹏程

摘 要：固态电池因其优异的性能备受研究人员关注。由于目前大多数研究中电解质膜的制备时间较长，因此，本文采用提高制作温度的方法来缩短制备时间。本文制备了以聚偏氟乙烯-六氟丙烯（PVDF-HFP）为基的固态电解质膜，并探究60、70和80 ℃等3种不同烘干温度对电解质膜电化学性能的影响，在此基础上，组装以磷酸铁锂为正极、锂片为负极的固态电池，研究固态电池的充放电性能。结果表明：在80 ℃烘干条件下电解质膜表现出优异的电化学性能，锂离子迁移数达到0.53，离子电导率达到3.26×10-4 S/cm；组装的磷酸铁锂电池在0.1C下首圈充电比容量为137 mA?h/g，首圈放电比容量为129 mA?h/g，循环20次后，充放电效率为94%，具有较好的循环性能。

关键词：烘干温度；紫外光固化；PVDF-HFP；LATP

中图分类号：TM911 DOI：10.16375/j.cnki.cn45-1395/t.2024.03.014

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随着社会文明的发展，在生产生活中人类对能源的依赖日益增加。但由于化石燃料的大量消耗和国际社会对二氧化碳排放的限制，开发新兴可再生清洁能源及其相关技术突破已成为当今世界的研究热点[1]。近几十年来，各种能量转化和储存技术快速发展，其中锂离子电池因其电压高、比能量大，在便携式电子产品和电动汽车中广泛应用。现阶段市场上的锂离子电池大多使用有机电解液，而有机电解液能与电极发生反应，导致锂枝晶不均匀沉积，轻则缩短电池循环寿命，重则造成自燃爆炸[2]。与液态电解质相比，固态电解质更安全可靠[3]。

目前固态锂离子电池的理论能量密度为350～400 W?h/kg，但是由于正负极材料限制、界面反应、制造成本等原因，实际能量密度仅为100～220 W?h/kg，不能满足市场应用需求[4]。……