聚合物电池(polymer battery)是一种新型电池,与传统的铅酸电池、镍氢电池、锂离子电池等电池相比,具有更高的安全性、更高的能量密度、更长的寿命、更低的内阻、更好的环保性等优点。聚合物电池的电解质和正负极材料都由高分子聚合物组成,因此得名为聚合物电池。聚合物电池的正极一般采用锰酸锂或钴酸锂等材料,负极一般采用石墨、炭黑或聚苯等材料。
聚合物电池的关键部分就是用聚合物制成的电解质,聚合物电解质的聚合种类对电池的性能、安全性和寿命都有重要的影响。目前,聚合物电解质的种类主要有以下几类:
(1)聚丙烯腈(PAN)类:这是一种常见的聚合物电解质,在电池的高温使用环境下具有较好的稳定性和导电性。
(2)聚乙烯醇(PVA)类:这是一种水溶性聚合物电解质,在低温环境下具有较好的导电性和离子传输性。
(3)聚碳酸酯(PC)类:这是一种耐高温、低温、耐候性好的聚合物电解质,但其导电率相对较低。
(4)聚丙烯酸聚氧乙烯酯(PAM)类:这是一种具有高离子传输数、导电性好、耐高温的聚合物电解质。
聚合物电池的电解质和正负极材料的制备都需要用到聚合物的合成技术。目前,聚合物的合成方法主要有以下几种:
(1)自由基聚合法:这是一种常见的聚合方法,适用于比较常见的单体聚合。
(2)离子聚合法:这种聚合方法可以通过引入一种离子引发剂来实现分子链的组装,此方法适用于有官能团的单体。
(3)反应挤出法:这种方法适用于聚合物的制备、形状和尺寸的调整等领域。
(4)自组装法:这种方法通过自组装的方式,实现聚合物的制备与组装。
随着人们对环保、高能量密度和长寿命电池的需求越来越强烈,聚合物电池逐渐成为电池领域的研究热点。未来,聚合物电池的发展方向主要有以下几个方面:
(1)增加电池能量密度:研究新型聚合物材料,实现更高能量密度的电池。
(2)提高电池的安全性:研究新型聚合物电解质,实现更高的稳定性和安全性。
(3)延长电池的寿命:研究新型聚合物材料的抗氧化性、耐腐蚀性等能力,延长电池的寿命。
(4)降低电池成本:研究更低成本、更环保的电池制备工艺,并加速工业化进程。