Page 171 - 《精细化工》2021年第1期

第 1 期 吴 勰，等: 共混改性的 PEO/TPU/PVDF-HFP 基聚合物电解质的制备及性能
充电比容量达到了 164 mA·h/g，充电平台在 3.55 V
左右，放电比容量达到了 161 mA·h/g，放电平台在
3.28 V 左右，整个充放电平台都比较平稳，说明电
池性能稳定。随着库伦倍率的增大，在 0.5 C、1.0 C、
2.0 C 倍率下放电比容量分别为 137、103、75 mA·h/g，
没有出现比较低的比容量，说明满足正常电池使用。
图 10b 为电池的倍率性能的关系图。在不同的
库伦倍率下电池的充放电比容量不同，这是因为比容
量的变化与电池的极化有关，随着库伦倍率的增加，
电池上的工作电流增大，电池的极化作用增强，降低
了锂离子的扩散速度。由图 10b 可以看出，在相同倍
率下，电池的充放电比容量几乎相同，说明电池具
有良好的离子迁移能力；重新回到 0.2 C 倍率下，电
池的充放电比容量回到了 164 和 161 mA·h/g 左右，接
近初始值，说明 PEO/TPU/PVDF-HFP 基 GPE 在真
实电池环境中具有良好的结构稳定性。
图 10c 为电池在 0.2 C 倍率下，电池循环 150
次后，电池的放电比容量和库伦效率。从图 10c 可
以看出，电池的放电比容量还能达到 152 mA·h/g 左
右，库伦效率（即电池放电容量与同循环过程中充电
容量的百分比）还能保持在 97%以上，再次验证了
m(PEO)∶m(TPU)∶m(PVDF-HFP)=3∶1∶4 的 GPE
是一种优异的电池材料，组成的 LiFePO 4/GPE/Li 的
锂离子电池具有稳定的电池性能。
3 结论
（1）PVDF-HFP 的加入使得 PEO/TPU 基聚合物
电解质的形貌变得更均匀，孔径大小更规则，同时降
低了聚合物基体的结晶度，说明具有二元聚合物结构
的 PVDF-HFP 是一种优异的聚合物电解质材料。
（2）PVDF-HFP 的加入虽然降低了聚合物基体
的弹性、伸缩性能，但提高了其机械性能，m(PEO)∶
m(TPU)∶m(PVDF-HFP)=3∶1∶3 和 3∶1∶4 的聚
合物电解质隔膜的拉伸强度达到 15 MPa 左右，较无
PVDF-HFP 的聚合物电解质隔膜提高了 66.7%的拉
伸强度，具有更稳定的力学性能；m(PEO)∶m(TPU)∶
m(PVDF-HFP)=3∶1∶4 的聚合物电解质隔膜在 450 ℃
还能保持 50%的质量，而无 PVDF-HFP 的聚合物电
解质隔膜在 450 ℃基本热降解完，该配比的隔膜耐
热性能十分优异。
（3）m(PEO)∶m(TPU)∶m(PVDF-HFP)=3∶1∶
4 的聚合物电解质的离子电导率在室温下达到了
7.9 10 S/  3 cm ，组成电池进行循环性能测试后发现
在 0.2 C 倍率下充放电比容量均达到 160 mA·h/g 以
上，接近初始值，在 150 次循环后，库伦效率还能
保持在 97%以上，说明该聚合物电解质组装成电池
·161·
可以满足正常使用，使得 PEO/TPU/PVDF-HFP 基聚
合物电解质具有良好的应用前景。
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