鎂離子電池用非晶態聚偏氟乙烯-六氟丙烯基凝膠聚合物電解質

DOI：10.1016/j.jelechem.2019.113788

鎂離子電池（MIBs）可以替代鋰離子電池，因為它們具有更高的容量，不形成樹枝狀晶體并且鎂是地殼中含量最豐富的元素之一。然而，由于缺乏高離子電導率和高電壓穩定電解質，MIBs處于研究的早期階段。本文嘗試用微孔聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物（PVDF-co-HFP）制備MIBs凝膠聚合物電解質（GPE）。采用靜電紡絲法制備PVDF-co-HFP膜作為聚合物載體，是制備非織造多孔氈的最有效技術之一。電紡膜浸泡在溶于碳酸亞丙酯（PC）的0.3 M高氯酸鎂（Mg(ClO₄)₂）的有機液體電解質中，以形成GPE。通過各種技術對GPE進行了物理和電化學表征，以研究GPE的性能。此外，本文還著重介紹了電紡PVDF-co-HFP膜的晶相和表面結構對MIB電解質應用的影響。PVDF-co-HFP共聚物電解質膜的離子電導率和電化學穩定性分別為1.62 mS cm^-1和5.5 V。

圖1手套箱內凝膠聚合物電解質制備工藝示意圖。

圖2（a）PVDF-co-HFP粉末、原始和凝膠膜的XRD。（b）原始PVDF-co-HFP和凝膠膜的FTIR。（c）凝膠PVDF和PVDF-co-HFP膜的TGA。插入原始PVDF和PVDF-co-HFP膜的圖像（d）原始PVDF-HFP和PVDF-co-HFP膜的DSC。

 圖3（a和b）原始PVDF-co-HFP膜（c和d）凝膠膜的FESEM顯微照片；插圖顯示（e）原始和（f）凝膠膜的平均纖維直徑（AFD）。

圖4（a）原始PVDF-co-HFP（b）凝膠膜的AFM圖像。

圖5（a）奈奎斯特曲線圖（b）離子電導率對數相對GPE的1000/T曲線圖（c）SS/GPE/SS的線性掃描伏安圖（d）細胞A和細胞B的循環伏安圖（插圖）。

圖6（a）是在室溫下以1.5V偏置15分鐘的SS/GPE/SS對稱電池的直流極化曲線。插圖為（b）原始膜（c）GPE膜的數碼照片。