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·1212· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 35 卷

由图 5 可知，随着 AN 含量的增加，3 种聚合 2.6 聚合物电解质膜的界面阻抗分析
物膜的抗拉强度和断裂伸长率分别从 5.81 MPa 增大 以金属锂片为正、负极，聚合物电解质膜 S 1 、
至 14.3 MPa，204%增大至 253%；但是当 AN 含量 S 2 和 S 3 分别为隔膜，LBC305 为电解液，组装 CR2032
增大至单体总质量的 17%时，抗拉强度反而降低为 扣式对称金属锂电池。聚合物电解质膜 S 1 、S 2 和 S 3
11.0 MPa（S 3 ）。这是因为 AN 为脆性单体，随着 AN 的对称金属锂电池的电化学阻抗谱随存放时间的变
含量的增加，聚合物膜的玻璃化转变温度有所提高， 化见图 7a、b、c，图 7d 为等效电路图。R b ，R f 和
导致膜的脆性增加，因此，其抗张强度有所降低。 R ct 分别为电解液的本体电阻、钝化膜的电阻和聚合
S 2 样品的抗拉强度为 14.3 MPa，断裂伸长率为 物电解质膜的电荷转移电阻，CPE1 代表交流阻抗中
248%，满足锂离子电池卷绕过程中对其力学性能的 中频区界面电阻的电容，CPE2 代表低频区电极反应
要求。 电阻的电容 [24] 。

将厚度为 25 μm、宽度为 2 cm 的聚合物膜 S 2
以 20 mm/min 的速度从 5.0 cm 降至 2.5 cm，由图 5b
可知，往复 100 次后并未出现折断现象，说明制备
的聚合物膜具有较好的柔韧性。聚合物膜之所以具
有如此好的柔韧性，一方面，与聚合物组成有关，
制备过程中采用水溶性高分子聚合物 PVA 为胶体保
护剂，PVA 具有较好的力学拉伸性能，主要组分
P(MA-co-AN)的玻璃化转变温度为 18 ℃左右（图
3），柔韧性较好；另一方面，胶体粒子均匀分散在
聚合物中能够分散多余应力，在进行拉伸和压缩过
程中具有力学缓冲张力和压力的作用 [21] 。
2.5 聚合物电解质膜的离子电导率分析
聚合物电解质膜 S 2 的电化学阻抗谱如图 6 所示。

图 6 聚合物电解质膜 S 2 的尼奎斯特图
Fig. 6 Nyquist plots for polymer electrolyte membrane S 2

从图 6 可以看出，S 2 的电化学阻抗谱图近似一
条倾斜的直线，在高频区并未出现半圆弧，这是因
为电解质膜的体电阻较小，高频区的弛豫时间较小，
高频区半圆信号超出实验频率范围，或者是在实轴
以下被诱导信号取代。从 S 2 的电化学阻抗谱上可以

看出，阻抗谱的虚部（Z''）和实部（Z'）几乎呈线 图 7 不同聚合物电解质膜的对称金属锂电池的电化学
性，并且随着频率的降低，虚部增大的速率大于实 阻抗谱随时间的变化（a、b、c）和等效电路图（d）
部，证实了该等效电路为一个电阻和一个电容的串 Fig. 7 EIS of symmetric metal lithium batteries of polymer
electrolyte with different components as function of
联，与阻塞电极中含有的聚合物电解质和双电层电容 storage time (a, b, c) and equivalent circuit (d)
相一致 [22] 。通过公式（1）计算得到 S 2 在 25 ℃时的
离子电导率为 0.95 mS/cm，这一数值满足锂离子电 从图 7 可以看到，聚合物电解质膜 S 1 、S 2 、S 3
池对聚合物电解质膜离子电导率的要求 [23] 。 的界面电阻均随着储存时间的延长不断增大。这可