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·2092· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 35 卷

锂离子电池由于具有能量密度高、循环寿命长 二醇中的—CH 2 CH 2 O—（EO）链段可以使 SPE 具
和无自放电效应等优点，已广泛用于手机、电脑、 有较高的离子电导率。通过这种“刚柔并济”的设计，
无人机、机器人和新能源汽车等领域。然而，当前 得到兼具优异力学性能和较高离子电导率的 SPE，
使用的锂离子电池采用易挥发、易泄露和易燃烧的 以满足固态锂电池的实际应用要求。
有机液态电解质，存在较大的安全隐患，以固态电
解质制备得到的固态电池可以从根本上避免此类问 1 实验部分
[1]
题，是下一代锂离子电池的重要发展方向 。目前
1.1 试剂与仪器
固态电解质主要包括固态氧化物电解质、固态硫化
异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI），工业级，德国
物电解质和固态聚合物电解质 3 种类型。固态氧化
Bayer 公司；聚乙二醇（PEG-2000），工业级，中国
物电解质具有较宽的电化学窗口，但存在电极与固
[2]
态电解质界面阻抗大的问题 。固态硫化物电解质 Aladdin 公司；聚对苯二甲酸-3-甲基-1，5-戊二醇酯
二醇（TPA-1000），工业级，日本可乐丽公司；一缩
离子电导率较高，但在空气和极性溶剂中储存不稳
[3]
定，难以加工制备 。与以上无机电解质相比较而 二乙二醇（DEG），分析纯，中国国药集团化学试剂
有限公司；丙酮（Ac），分析纯，上海申博化工公
言,固态聚合物电解质具有质量轻、力学性好、与电
司；二月桂酸二丁基锡（T-12）、辛酸亚锡（T-9），
极相容性好、可加工设计性强等优点，是最有商业
[4]
化前景的固态电解质之一 。 分析纯，上海试剂一厂；双三氟甲烷磺酰亚胺锂
目前用于固态聚合物电解质的基体主要有聚氧 （LiTFSI），分析纯，上海萨恩化学技术有限公司；
化乙烯、聚偏氟乙烯、聚碳酸酯和聚氨酯等，其中 磷酸铁锂（LiFePO 4 ），电池级，合肥国轩高科动力
聚氨酯具有特殊的软硬段结构，通过设计软硬段结 能源有限公司；导电炭黑（SP），电池级，太原市迎
构的组成，可以得到具有优异力学性能和高离子电 泽区力之源电池有限公司。
[5]
[6]
导率的新型聚合物电解质 。如 Liu 等合成了一种 Nexus-870 型傅里叶变换红外光谱仪，美国
阳离子型的聚氨酯，将 LiClO 4 溶解在聚氨酯中得到 Nicolet 仪器公司；XWL-500 电子拉力实验机，深圳
系列聚氨酯基固态电解质，揭示聚氨酯可以作为固 市新三思材料检测有限公司；TA-50 差示扫描量热
[7]
态聚合物电解质的可行性。李月姣 等以 PEO 为软 仪，日本岛津公司；449F3 型同步热分析仪，德国
段制备水性聚氨酯，并将聚二甲基硅氧烷(PDMS) 耐驰公司；RST5200F 电化学工作站，郑州世瑞思仪
与其共混，然后加入不同质量分数的 LiClO 4 制成聚 器科技有限公司。
氨酯基固态电解质。但目前研究报道的聚氨酯基固 1.2 热塑性聚氨酯弹性体的合成
态聚合物电解质的力学性能普遍较差，影响了聚氨 采用预聚体法合成了不同的热塑性聚氨酯弹性
[8]
酯基固态聚合物电解质的实际应用 。 体，配方如表 1 所示，合成路线如下所示。
为了提高聚氨酯基电解质的力学性能，本文以
异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI），聚对苯二甲酸-3-甲 表 1 热塑性聚氨酯的原料
基-1,5-戊二醇酯二醇（TPA-1000），聚乙二醇（PEG- Table 1 Raw material amount for thermoplastic polyurethane
elastomer
2000），一缩二乙二醇（DEG）等为原料合成一系列
热塑性聚氨酯弹性体，并加入占体系质量分数 20% 样品 TPA-1000/g PEG-2000/g IPDI/g DEG/g
的双三氟甲烷磺酰亚胺锂（LiTFSI），制备得到固态 TPU1 20.00 0 13.34 3.94
聚合物电解 质（ SPE）， 通过改变 TPA-1000 与 TPU2 13.33 6.67 11.11 3.28
PEG-2000 的质量比，探究 TPA-1000 含量对固态聚 TPU3 10.00 10.00 4.00 0.73
合物电解质性能的影响。其中苯酐中的刚性苯环结 TPU4 6.67 13.33 8.89 2.63
构可以有效提高聚合物电解质的力学性能，而聚乙 TPU5 0 20.00 6.67 1.97