由图12可以看出,有机液体(liquid)、无机盐(glass)和聚合物(polymer)电解质的室温(25℃)电导率分别约为5x10-4 Scm-1、3x10-4 Scm-1和4x10-6 Scm-1,但是若到100℃下,三者的数值差别显著缩小,其中聚合物电解质的电导率显著升高至5x10-4Scm-1。因此,在制备聚合物电池时必须考虑选择较高的工作温度,以提升其导电率。
由图11看出,聚合物电解质的锂离子迁移率(tLi+)仅为0.3,虽然与同图的液体有机电解质类同,但是在固态下,这一数值对锂离子的传递影响极大。因此除了继续寻找更高电导率的聚合物电解质外,还期待tLi+=1的电解质构型。
① 聚合物电解质研究进展简析
不断的研究表明,在PEO基体上接上其它构型有机物后,可以得到tLi+=1的电解质,如图13所示。
图13 典型的具有tLi+=1的聚合物电解质构型图
(取自Armand报告,左图称之为第一代tLi+=1的聚合物电解质,右图的结果是我国学者所发表)
Armand报告中还提到两个tLi+=1的聚合物电解质构型,其中一个构型称之为Gyroidal bi-continuous phase的Block polymer;另一个是2015年刚发表文献公布的,简称NP。采用15微米的这种固体电解质膜,制成的Li/Al2O3 NP/LiFePO4 的电池,在70℃下,可以 C/5稳定充放电。
② 无机盐固体电解质研究进展简析
无机盐固体电解质基本上分为氧化物类(包括NASICON和石榴石构型两个体系)与硫化物类,其构型如图14所示,相关典型化合物的电导率与温度关系如图15所示。其优缺点分析比较列入表2中。
图14 三种无机盐固体电解质的结构图(取自金永成报告)
表2 三种无机盐固体电解质优缺点比较
(取自金永成报告,略作改动)
图14 典型无机物电解质的电导率与温度的关系曲线(取自丁飞报告)
显然,无机盐电解质的室温电导率明显高于聚合物电解质,25℃下的电导率最高值可超过10-3Scm-1。从电导率数值来看,更有利于研制室温工作的全固态电池。