新能源电池用电解质的技术发展及树枝状聚合物在电解质中的应用

一、电池电解质的技术的发展

电池电解质是电池中的重要组成部分，它在电池的充放电过程中起着关键作用。

1. 液态电解质：目前大多数电动汽车使用的是液态电解质，常见的液态电解质是含有锂盐的有机溶液。然而，液态电解质存在一些局限性，如易泄漏、易燃等安全问题。

2. 固态电解质：固态电解质是一种全新的电池技术，采用固态电解质替代传统的液态电解质。固态电池在能量密度、安全性能等方面具有显著优势，但目前仍面临一些技术挑战，如固态电解质材料的锂离子电导率偏低、固/固界面接触性和稳定性差等问题。

3. 新型固态电解质：中国科学技术大学的马骋教授设计并合成了一种新型固态电解质——氧氯化锆锂。这种材料具有很强的成本优势，其综合性能与目前最先进的硫化物、氯化物固态电解质相当。由氧氯化锆锂和高镍三元正极组成的全固态锂电池展示了极为优异的性能，在12分钟快速充电的条件下，该电池仍然成功地在室温稳定循环2000圈以上。

4. 技术难点：全固态电解质锂动力电池存在的技术难点问题包括固态电解质材料的锂离子电导率偏低、固/固界面接触性和稳定性差、金属锂的可充性等。这些问题限制了全固态电池的大规模应用。

5. 发展前景：固态电池前景广阔，被视作提升续航里程、解决安全性问题的理想方案。随着技术的不断进步，预计未来几年固态电池将逐渐实现商业化应用。

总的来说，电池电解质技术的发展是为了提高电池的性能、安全性和成本效益。新型固态电解质的研究和开发是当前的热点领域，未来有望为新能源电池带来更大的突破和进步。

二、树枝状聚合物在电解质中的应用

1. 固态电解质：树枝状聚合物可以用于制备固态电解质，与传统的液态电解质相比，固态电解质具有更高的安全性和稳定性，能够提高电池的能量密度和循环寿命。

2. 电解质添加剂：树枝状聚合物可以作为电解质添加剂，改善电解质的性能，如提高离子电导率、降低界面电阻、增强电解质的稳定性等。

3. 粘结剂：在锂离子电池中，树枝状聚合物可以作为粘结剂，用于将电极材料粘附在集流体上，同时提供电子导电网络。树枝状聚合物的高曲率和孔隙度可以增强电极的润湿性，提高电池的电化学性能。

4. 交联剂：树枝状聚合物可以作为交联剂，用于构建三维交联聚合物网络，提高电解质的机械强度和稳定性，同时增强电解质与电极之间的界面结合力。

5. 保护层：树枝状聚合物可以作为电解质的保护层，防止电解质与外界环境发生反应，提高电解质的稳定性和耐久性。

需要注意的是，虽然树枝状聚合物在电池电解质中有广泛的应用前景，但其性能和稳定性仍需要进一步研究和优化。

文献：

1. “PAMAM树枝状聚合物诱导的三维交联网络粘合剂赋予电池优异的循环稳定性”：本文设计了聚酰胺胺(PAMAM)诱导的三维交联聚合物，并将其作为锂离子电池阴极的粘结剂。与传统的线性聚偏氟乙烯(PVDF)粘结剂相比，3D粘结剂表现出更好的粘结能力和电解质亲和力，使电极材料之间的接触更加紧密，从而为LiFePO4阴极带来了优异的电子电导率和离子电导率。由于PAMAM中丰富的胺基和空腔，使其具有良好的电解质亲和力，从而降低了电池的界面阻抗。因此，实现了更小的极化和更好的c-倍率能力(140mAh g-1 / 2C放电)。

2. “使用生物质衍生电解质和树枝状聚合物实现长寿命电化学发光电池”：研究了一种新型树枝状聚合物型热激活延迟荧光材料在电化学发光电池中的应用，展示了其长寿命的发光性能。

3. “Dendritic Solid Polymer Electrolytes: A New Paradigm for High-Performance Lithium-based Batteries”：这篇论文聚焦于树枝状固体聚合物电解质在锂电池中的应用，讨论了其合成方法、性能调控以及在固态电池领域的最新研究进展。