Page 28 - 《精细化工》2022年第2期
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·232·                             精细化工   FINE CHEMICALS                                 第 39 卷

                 含有惰性填料(如 SiO 2 、TiO 2 和 B 2 O 3 )的聚合          SiO 2 为无机填料的复合电解质,其离子电导率高达
                                                                     –2
            物基镁离子固态电解质已得到研究者的关注                     [62-65] 。  1.1×10  S/cm 。 DEIVANAYAGAM 等       [8]  制备 了
            SONG 等    [64] 利用机械化学法合成了含离子液体                     Mg(ClO 4 ) 2 /Pyr 14 - TFSI/PVDF-HFP/TiO 2 复合电解质,
            EMIm 和 SiO 2 填料的 PEO 基复合聚合物电解质。若                   室温下离子电导率高达 0.16 mS/cm。Mg//GPE//Mg
                                                                                2
            加入 5%(质量分数,下同)的 SiO 2 可制备高度柔性、                     电池在 0.05 mA/cm 的电流密度下实现了可逆溶解/
            自支撑且透明状的复合电解质 PEO 20-Mg(ClO 4) 2-5%                沉积镁循环超过 400 h,且过电位低至 0.1~0.3 V(图
            SiO 2 -70% EMIm(图 6a)。该电解质的室温离子电导                  6d~e),电化学性能甚至可与当前的最新液态电解质
                       –4
            率为 5.4×10  S/cm,活化能为 0.36 eV(图 6b),12 d            相媲美。OH 等    [40] 制备了组成为 15%PVDF-HFP-73%
            内离子电导率无明显下降(图 6c),且电化学窗口                           Mg(ClO 4 ) 2 -EC/PC-12% SiO 2 (以上均为质量分数)
                                                                                                   –3
            高达 4 V。PANDEY 等      [64] 开发了一种以 PVDF-HFP          的复合电解质,室温离子电导率达 3×10  S/cm,电
            为基体,Mg(ClO 4 ) 2 为镁盐,PC/EC 为增塑剂,气相                 化学窗口高达 4.3 V。
































            图 6   组成为 PEO 20 -Mg(ClO 4 ) 2 -5% SiO 2 -70% EMIm 的凝胶聚合物电解质照片(a)及凝胶基聚合物的离子电导率随温
                                                                                                      [8]
                                                                                 2
                 度和时间的变化曲线(b~c)          [64] ;Mg//GPE//Mg 电池在电流密度为 0.05 mA/cm 时的充放电曲线(d~e)

            Fig. 6    Photograph of a gel-based polymer system with the composition of PEO 20 -Mg(ClO 4 ) 2 -5% SiO 2 -70% EMIm (a), the
                   plots of ionic conductivity as a variable of temperature and time (in days) for the gel-based polymer (b~c) [64] ;
                                                                                      2
                   Galvanostatic cycling curves of Mg//GPE//Mg cell at the current density of 0.05 mA/cm (d~e)  [8]

                                                   2+
                 MgO 是另一种惰性填料。因 MgO 中 Mg 的迁移                   高温工作条件使该聚合物电解质在镁电池中的实际
                                            2+
            势垒非常高      [66] ,因而,室温下 Mg 甚至无法跨越                  应用极具挑战性。
            1~2 nm 的 MgO 颗粒进行传输。PANDEY 等          [67] 开发了         迄今为止,仍未获得高导电性的镁离子无机固态
            一种由 Mg(ClO 4) 2、PVDF-HFP、MgO 纳米颗粒和有                电解质,故活性填料嵌入聚合物复合材料的制备亦尚
            机溶剂(如 EC、PC 和 THF)组成的复合电解质,尽                       未取得重大进展。最近一篇关于 MgAl 2O 4 作为活性填
            管离子电导率高达 8 mS/cm,但并未报道循环数据。                        料添加到 Mg(TFSI) 2/PVDF-HFP 聚合物体系中的研究
            2015 年,SHAO 等     [68] 开发了一种含有 Mg(BH 4) 2 和        表明,优化其组成后的复合电解质除了具有 0.66 的高
            MgO 纳米颗粒的复合电解质 Mg(BH 4) 2/PEO/MgO,该                离子迁移数和 3.3 V 的电化学窗口外,还具有较高的
            电解质在不锈钢(SS)电极上可实现镁的可逆沉积/                           离子导电率(4 mS/cm)。然而,MgAl 2 O 4 对离子迁
            溶解(图 7a)。Mo 6S 8//CPE//Mg 电池还原峰与氧化峰                移的贡献与其他惰性填料相比尚不清晰                  [69] 。随着新
                                                                      2+
            的起始电位差低至 0.2 V(图 7b),过电位约为 0.15 V                  一代 Mg 导体的出现,研究者将有望制备出机械性
            (图 7c),这意味着更快的动力学。100  ℃时,150                      能优异、电化学性能稳定和高导电性的复合聚合物
            个充放电循环后库仑效率仍可保持 98%(图 7d),但                        电解质。
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