電解質(zhì)是鋰離子電池關(guān)鍵組成部分之一，電解質(zhì)的優(yōu)劣直接決定著電池的循環(huán)性能、倍率性能和安全性能等。傳統(tǒng)LiPF6基電解液由于熱穩(wěn)定性比較差，對(duì)水極其敏感且副產(chǎn)物有腐蝕性，制約了其在鋰離子電池高溫性能的發(fā)揮。因此，迫切需要開發(fā)價(jià)格低廉、性能優(yōu)越的新型鋰鹽，發(fā)展新的電解質(zhì)體系替代LiPF6基電解液，以提高鋰離子電池的綜合性能，擴(kuò)大鋰離子電池的應(yīng)用領(lǐng)域。

具有聚陰離子的硼酸鋰鹽由于良好的耐熱穩(wěn)定性被認(rèn)為是非常有前景的一類鋰鹽。近日，依托中國(guó)科學(xué)院青島生物能源與過程研究所建設(shè)的青島儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院研究員劉志宏帶領(lǐng)的研究組，采用廉價(jià)的生物質(zhì)原料酒石酸開發(fā)出一種新型的聚合硼酸鋰鹽PLTB，并與高分子復(fù)合制備了一種非常有前景的單離子導(dǎo)體聚合物電解質(zhì)，該電解質(zhì)具有高離子電導(dǎo)率、寬電化學(xué)穩(wěn)定窗口和良好的鈍化鋁集流體能力，即便在120℃高溫下依然能穩(wěn)定地進(jìn)行充放電循環(huán)。同時(shí)，研究結(jié)果表明采用該聚合物電解質(zhì)的錳酸鋰電池的高溫循環(huán)穩(wěn)定性遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)的LiPF6基電解液。

此外，該研究組還開發(fā)出具有良好的阻燃性和更高的離子遷移數(shù)的單離子導(dǎo)體電解質(zhì)涂覆復(fù)合隔膜，可以大大提高商業(yè)化鈷酸鋰電池的循環(huán)穩(wěn)定性。相關(guān)研究成果發(fā)表在ElectrochimicaActa92(2013)132–138；ElectrochimicaActa141(2014)167–172；SolidStateIonics262(2014)747–753；JournalofTheElectrochemicalSociety2015,162,A834-A838，并申請(qǐng)中國(guó)發(fā)明專利兩項(xiàng)。

近期，該研究小組基于季戊四醇等單體，開發(fā)出聚醇類的硼酸鋰鹽PLPB和PLDB，這兩種鋰鹽的單離子導(dǎo)體聚合物電解質(zhì)也表現(xiàn)出良好的離子電導(dǎo)率、寬電化學(xué)穩(wěn)定窗口和良好的高溫電池性能。相關(guān)研究成果發(fā)表在JournalofMaterialsChemistryA，2015,DOI:10.1039/C5TA00216H；CoordinationChemistryReviews（2015,doi:10.1016/j.ccr.2015.02.011）。

上述研究獲得了國(guó)家自然科學(xué)基金和中科院戰(zhàn)略先導(dǎo)納米專項(xiàng)的支持。