Page 152 - 精细化工2019年第12期

·2480· 精细化工 FINE CHEMICALS
率都呈增加的趋势，并且 LiTFSI 的含量对电导率有
着直接影响，LiTFSI 含量越多，电导率越大。在聚
氨酯固态电解质中，锂离子的传输主要依靠软段的
运动，LiTFSI 可以与软段中的羰基发生络合，LiTFSI
含量越多，络合的锂离子也就越多，因而电导率也
越来越大。当温度为 80 ℃时，FPU-3 电导率达到
–4
1.03×10 S/cm。综合力学强度和电导率来看，FPU-3
荧光聚氨酯电解质膜性能较好，可用于电池的制备。
由图 6b 可以看到，FPU-3 在 2.0~4.5 V 内未发生明
显的氧化分解，而在 4.5 V 以后电流明显上升，说
明 FPU-3 膜逐渐发生氧化分解反应。一般锂离子电
池充放电电压范围在 2~4 V [24] ，由此看来，FPU-3
满足一般锂离子电池的工作电压需要。
图 6 （a）荧光聚氨酯固态电解质膜的电导率；（b）
Li/FPU-3/SS 半电池的窗口曲线
Fig. 6 (a) Relationship between ionic conductivities and
temperature for fluorescent
electrolytes and (b) Linear sweep voltammetry obtained
for Li/FPU-3/SS half cell
图 7 为 FPU-3 组装的全电池在 80 ℃下的首次
充放电曲线和循环性能图。
由图 7a 中可以看到，FPU-3 组装的全电池在
0.2、0.5、1.0、2.0 C 电流密度下的首次放电比容量分
别达到了 164 、128、112、64 mA·h/g。其中，0.2 C
电流密度下放电比容量接近于正极材料 LiFePO 4 的
理论值（170 mA·h/g），表现出良好的倍率性能。图
7b 中显示，FPU-3 组装的全电池在 0.2 C 倍率下循
环 50 次后放电比容量依然保持在 163 mA·h/g，容量
第 36 卷
保持率为 99.6%，具有较好的循环性能。
图 7 （a）LiFePO 4 /FPU-3/Li 电池的首次充放电曲线；
（b）LiFePO 4 /FPU-3/Li 电池的循环图
Fig. 7 (a) Initial charge and discharge curves of LiFePO 4 /
FPU-3/Li battery and (b) cycling performance for
LiFePO 4/ FPU-3/Li battery
3 结论
（1）合成了一种具有荧光性能的热塑性聚氨酯，
并与双三氟磺酰亚胺锂共混制备了荧光聚氨酯电解
质膜。
（2）随着 LiTFSI 质量分数增加，荧光聚氨酯电
解质膜的荧光强度增大；制备的 LiTFSI 质量分数为
30%的荧光电解质膜（FPU-3）性能最佳，力学强度
达到 4.5 MPa，80 ℃下 FPU-3 电导率达到 1.03×
10 S/cm，电化学窗口为 4.5 V。
–4
polyurethane solid
（3）用 FPU-3 组装的全电池在 80 ℃、0.2 C 电
流密度下放电比容量达到 164 mA·h/g，循环 50 次依
然有 163 mA·h/g 的放电比容量，容量保持率率达到
99.6%，显示出良好的充放电性能和循环性能。本文
结果对制备可发光电子设备具有一定的应用前景。
参考文献：
[1] Perea A, Dontigny M, Zaghib K. Safety of solid-state Li metal
battery: Solid polymer versus liquid electrolyte[J]. Journal of Power
Sources, 2017, 359: 182-185.
[2] Tarascon J M, Armand M. Issues and challenges facing rechargeable
lithium batteries[M]//Materials for Sustainable Energy: A Collection
of Peer-Reviewed Research and Review.London: Nature Publishing
Group, 2011: 171-179.