Page 131 - 《精细化工》2020年第1期

第 37 卷第 1 期 精 细 化 工 Vol.37, No.1
202 0 年 1 月 FINE CHEMICALS Jan. 2020

有机电化学与工业
蚕丝/聚氧化乙烯复合固态聚合物电解质

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程晓琪，郭晓艳，鲍俊杰，许戈文 ，黄毅萍，熊潜生
（安徽大学 化学化工学院，绿色高分子材料安徽省重点实验室，水基高分子材料安徽省工程技术研究中心，
安徽 合肥 230601）

摘要：以天然蚕丝为骨架支撑材料，将聚氧化乙烯（PEO）和锂盐溶液浇铸在蚕丝上干燥成膜，制备得到蚕丝/PEO
复合固态聚合物电解质（Silk-PEO-SPE）。通过 FTIR、电子拉力机、同步热分析仪、电化学窗口测试、电导率
测试对固态聚合物电解质进行了结构和性能表征，并以磷酸铁锂为正极，金属锂为负极组装全固态电池，测试
了电池的充放电性能。结果表明，与传统 PEO 固态聚合物电解质相比，复合固态聚合物具有较好的机械强度（达
到 10 MPa）和优异的电化学窗口（达到 4.6 V），以该电解质组装的全固态锂电池在 60 ℃、1 C 电流密度下放
电比容量达到 113 mA∙h/g，循环 100 次容量保持率达到 97%，显示出较优异的循环稳定性。
关键词：固态电解质；蚕丝；天然高分子；全固态锂离子电池；有机电化学与工业
中图分类号：TM912 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2020) 01-0117-06

Silk/polyoxyethylene composite solid polymer electrolyte

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Cheng Xiaoqi, Guo Xiaoyan, Bao Junjie, Xu Gewen ,
Huang Yiping, Xiong Qiansheng
（Key Laboratory of Environment-Friendly Polymer Materials of Anhui Province, Anhui Province Engineering
Technology Research Center of Water-Borne Polymer Materials, College of Chemistry and Chemical Engineering,
Anhui University, Hefei 230601, Anhui, China）

Abstract: Silk/polyethylene oxide composite solid polymer electrolyte (Silk-PEO-SPE) was prepared by
casting polyethylene oxide (PEO) and lithium salt solution on silk and drying it into a film. The structure
and properties of the prepared Silk-PEO-SPE were characterized by FTIR, tensile tester, synchronous
thermal analyzer, electrochemical window test and conductivity test. An all-solid-state lithium ion battery
was assembled with lithium iron phosphate as the positive electrode and lithium metal as the negative
electrode and its charging and discharging performance was investigated. The results show that the
composite solid polymer has better mechanical strength (up to 10 MPa) and more excellent electrochemical
window (up to 4.6 V) than that of the conventional PEO solid polymer electrolyte. The specific capacity of
the all-solid-state lithium battery assembled with Silk-PEO-SPE reaches 113 mA∙h/g at 60 ℃ and 1 C
current density, and capacity retention rate reaches 97% after 100 cycles, showing that the battery had an
excellent cycle stability.
Key words: solid polymer electrolyte; silk; natural polymer; all-solid-state lithiumion battery; electro-
organic chemistry and industry

[4]
随着锂离子电池的广泛应用，电池的安全问题 化应用 。在已报道的固态聚合物电解质中，以聚
也越来越引起研究者的重视。用固态电解质代替传 氧化乙烯（PEO）为基体制备的 SPE 最多。PEO 具
统液态电解质是解决电池安全问题的主要方法之 有—( CH 2 —CH 2 —O—) n 结构，可以很好地溶解锂盐并
一 [1-3] 。固态聚合物电解质（SPE）具有更好的柔韧 提供离子传输途径，但其机械性能较差，会导致电
[5]
性、更低的界面阻抗、易加工等优势，更适于商业 池循环性能下降和安全问题 。此外，PEO 型 SPE

收稿日期：2019-04-25; 定用日期：2019-06-04; DOI: 10.13550/j.jxhg.20190356
基金项目：安徽省自然科学基金项目（1808085QE173）；安徽省高校科学研究项目（KJ2017A031）
作者简介：程晓琪（1995—），男，硕士生，E-mail：1432977849@qq.com。联系人：许戈文（1961—），男，研究员，E-mail：gwxu@ahu.edu.cn。