Page 27 - 《精细化工》2022年第2期

第 2 期 费贵强，等: 聚合物基镁离子固态电解质的研究进展 ·231·

图 5 PPE 制备和电池组装示意图（a）、PPE 离子电导率随温度的变化（b）、SS//PPE-2//Mg 电池的电化学窗口（c）、
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Mg//PPE-2//Mg 电池在电流密度为 1.0 mA/cm 时的充放电曲线（d）、MoS 2 /C//PPE-2//Mg 在不同电流密度下的充
放电曲线和倍率性能（e~f）、MoS 2 /C//PPE-2//Mg 的长期循环稳定性（g） [57]
Fig. 5 Preparation process of the PPE and the structure of the quasi-solid-state RMB (a), temperature dependence of ionic

conductivities for PPE (b), LSV of SS//PPE-2//Mg cell at a scanning speed of 5 mV/s (c), galvanostatic cycling curves
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of the symmetric Mg//PPE-2//Mg cell at the current density of 1.0 mA/cm (d), galvanostatic charge-discharge profiles
and rate capabilities of MoS 2 /C//PPE-2//Mg cell at various current densities (e~f), long-cycling stability of MoS 2 /C//
PPE-2//Mg cell (g) [57]

此外，聚合物 PVDF-HFP 在丙酮和去离子水中 积/溶解 [16] 。
溶解度的差异，使聚合物发生相分离并产生多孔结
3 无机-聚合物复合电解质
构，该种结构赋予了凝胶电解质高离子电导率。借
助 MgCl 2 -AlCl 3 体系中形成的利于镁沉积/溶解的含
在锂离子导电聚合物电解质中，通常采用超细
氯镁络合物离子 [58] ，从而实现了可充电镁电池的高
陶瓷（Al 2 O 3 、SiO 2 和 TiO 2 ）颗粒作为填料以提高电
容量与长期循环稳定性。 解质机械强度，此前研究者们也已尝试通过添加无
从目前的文献来看，凝胶聚合物电解质是较为 机填料来改善镁离子凝胶聚合物电解质的机械性
常用的聚合物基固态电解质之一，其优势在于凝 能。无机-聚合物复合电解质不仅可改善材料的电导
胶中聚合物网络的结晶受到抑制，因此，相比纯 率和机械性能 [23-25] ，亦可提高电解质与电极之间的
固态聚合物电解质，凝胶聚合物电解质的离子电 界面稳定性以及离子迁移数 [59-60] 。根据无机填料对
导率增加。劣势为凝胶电解质制备过程中需要加入 复合电解质离子传导的贡献，可将填料分为惰性填
有机溶剂，因而机械性能下降；因溶剂残留与负极 料和活性填料两大类。
的界面相容性和稳定性问题，相比于纯固态聚合 惰性填料可增强复合材料的离子电导率，但本
物电解质更加突出，无法完全避免镁金属钝化这 身不直接传导离子。此类电解质的离子电导率变化
一难题。离子液体相比于传统有机溶剂作为增塑 主要分为两个阶段，并主要取决于填充材料的组成 [60] 。
剂更具有优势，但需要注意离子液体中阴离子与 初始阶段，填料颗粒的添加促使离子电导率逐渐增
镁金属负极相容性问题以及离子液体的成本问 加，直至达到最大值。这主要是由于填料-聚合物界
题。为进一步推广和应用，必须对凝胶电解质采 面引起的空间电荷极化。此外，添加无机填料颗粒
用共混、共聚、交联以及添加无机填料的方法进行 亦可抑制聚合物结晶，从而提供更大的无定形区域，
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改性，以提高电解质机械强度。同时改善镁负极- 保证更多的聚合物链通过分段运动促进 Mg 传输。
电解质界面相容性和稳定性，在镁金属负极上设计 然而，超过最大值后，进一步添加填料颗粒反而会
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Mg 导电的人工固体电解质界面（SEI），避免电 导致离子电导率降低，这是由于基质中过量的大颗
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解质与电极直接接触，促进 Mg 扩散和镁金属沉 粒会阻碍离子的扩散。