Page 170 - 《精细化工》2021年第1期

·160· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 38 卷

从图 9 可以看出，吸液率最好的是 m(PEO)∶
m(TPU)∶m(PVDF-HFP)=3∶1∶4 的聚合物电解质
隔膜，吸液 率依次降低的是 m(PEO)∶m(TPU)∶
m(PVDF-HFP)= 3∶1∶5、3∶1∶3、3∶1∶2、3∶1∶
1，最低的是无 PVDF-HFP 的聚合物电解质隔膜，
与离子电导率分析结果大致相同。
2.5 电池循环性能分析
根据上面的分析测试结果，可以得出 m(PEO)∶
m(TPU)∶m(PVDF-HFP)=3∶1∶4 的聚合物电解质隔

图 8 聚合物电解质隔膜的交流阻抗谱图 膜性能最好。为了分析该聚合物电解质的电池性能，将
Fig. 8 AC impedance spectra of polymer electrolyte separators 该凝胶态聚合物电解质按1.4节装配成LiFePO 4 /GPE/Li
的 CR2032 纽扣电池，然后进行电池循环性能测试，
表 1 为不同聚合物基体配比的聚合物电解质隔膜
结果见图 10。
的离子电导率。m(PEO)∶m(TPU)∶m(PVDF-HFP)=
–3
3∶1∶(3~5)体系的离子电导率均达到了 10 级别，
其中 m(PEO)∶m(TPU)∶m(PVDF-HFP)=3∶1∶4
的聚合物电解质隔膜的离子电导率在室温下为
7.9 10 S/ 3  cm，电导率数量级达到了 10 ，满足正
–3
常电池的需求。

表 1 聚合物电解质隔膜的离子电导率
Table 1 Ionic conductivity of polymer electrolyte separators
m(PEO)∶m(TPU)∶ 电解质隔膜的厚度 离子电导率
m(PVDF-HFP) /cm /(S/cm)
3∶1∶0 0.022 3.6 10  4
3∶1∶1 0.021 4.9 10  4
3∶1∶2 0.023 7.6 10  4
3∶1∶3 0.024 1.6 10  3
3∶1∶4 0.023 7.9 10  3
3∶1∶5 0.023 1.1 10  3

为了验证聚合物电解质隔膜的交流阻抗和离子
电导率分析结果，将不同聚合物基体配比的聚合物
电解质隔膜浸泡在 1 mol/L 的 LiPF 6 的 V(EC)∶
V(DMC)∶V(EMC)=1∶1∶1 的电解液中进行吸液率
测试，结果见图 9。通常，吸液率越高，说明隔膜材
料性能越好，在一定程度上反映其离子电导率较好。

图 10 电池在不同电流下充-放电曲线（a）、倍率性能（b）
和循环性能（c）
Fig. 10 Battery charge-discharge curves (a) and rate
performances (b) and cycle performances (c) at

different currents
图 9 聚合物电解质隔膜的吸液率
Fig. 9 Liquid absorption rates of polymer electrolyte separator 从图 10a 可以看出，电池在 0.2 C 倍率下电池的