文 献 综 述
- 研究背景及意义
目前,全世界对环境和能源问题的关注己极大促进了环境保护和能源的合理利用,而对于当前使用的超级电容器及锂离子电池而言,开发电化学性能优良和安全性好的电解质材料一直是发展的重点.而当前所用的有机溶剂增塑的凝胶型聚合物电解质由于有机溶液易挥发、热稳定性能差,影响化学电源的使用寿命和不利于其高温工作性能。由于离子液体具有较高的离子电导率、电化学窗口宽、不易挥发、不燃烧、热稳定性能好、环境友好等优良特性,将室温离子液体引入聚合物中复合得到的离子液体/聚合物电解质,兼具离子液体和聚合物电解质的优点,而且由于不再有溶剂挥发和漏液等现象,使得电池的安全性和稳定性都将得到进一步提高。
离子液体是完全由离子组成的液体,具有较高的离子电导率、较宽的电化学窗口、不挥发、不燃烧、热稳定性能好、环境友好等优良特性。将室温离子液体引入聚合物中得到复合型离子液体/聚合物电解质,兼具离子液体和聚合物电解质的优点,使得电池的安全性和稳定性都得到进一步提高,因此在锂离子电池、电容器等器件中展示出良好的应用前景。离子液体复合型导电离分子材料是由高分子和导电剂，导电填科通过不同的复合工艺构成,依靠在高分子绝缘体中的导电剂导电。结构型导电材料指的是高分子本身的结构定的掺杂处理而具有导电功能,依靠高分子本身产生的导电载流子导电,也称本征导电高分子。作为一种新型聚合物电解质,离子液体型聚合物电解质可在新型锂离子电池的制备中发挥了很大作用。
与线性共聚物相比，支化聚合物为电解质的应用提供了另一种改善相应电解质性能的有效方法。特别是，由于支化基质的结晶度较低，离子电导率可以显著提高。多臂聚合物由于其独特的拓扑结构和物理性质而引起了科学家的极大兴趣，这些在其相应的线性结构中没有发现。多臂聚合物的独特拓扑结构允许在外部球体中具有更高的迁移率，这可以改善离子电导率。考虑到这些特性，新型多臂聚合物的合成和在电解质中的应用可能有望进一步改善电解质的整体性能。
本次实验所制备的咪唑类多臂聚合离子液体凝胶电解质正是基于这种目的来制备的。咪唑类离子液体具有低粘度和高电导率的特征，以及其阴离子的多样性，具有很大的发展潜力。可以通过合适的材料与设计科学的结构以及更加合理的材料配比(基体、增塑剂与锂盐配比)，使制备出机械性能更好、电导率更高和充放电倍率性能更高的电解质膜，应用于新型锂离子电池的研究。
- 国内外研究情况
关于全固态电解质和离子液体电解质的制备方法，有以下几种具有代表型的研究：
1、聚合物离子液体在锂金属电池的应用
Yin[15]等进行了聚合物离子液体(PILS)在锂金属电池(LMBs)中的潜在应用的研究和PIL基凝胶聚合物电解质在低温(25℃)锂金属电池(Lmbs)中的应用。成功合成了一种新型咪唑-四烷基铵基阳离子聚合物离子液体，聚双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺，经1H NMR、FTIR和元素分析确证其结构和纯度良好。在此基础上，将合成的阳离子PIL用于制备三元凝胶聚合物电解质。具有较高的电化学稳定性和良好的界面稳定性。特别是，以0.1C的速率与聚合物电解质组装的Li/LiFePO4电池能够提供DICH。RGE容量约160 mAh g-1，140 mAh g-1和120 mAh g-1，40 mAh g-1 。在众多的文献中也提到了关于聚合离子液体的合成及应用，这表明阳离子PIL基电解质在LMBs中有很大的应用前景[16-20]。
2、由LiTFSI和有机聚合物组成的固体聚合物电解质
(1)聚碳酸酯基聚氨酯
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