對比液態鋰離子電池,早期著名的電池專家Armand提出的固體聚合物鋰離子電池的特點是:SPE電解質層可以做得很薄,電池可以作成任意形狀而且防漏,并且可以防止樹枝狀物形成,從而改善電池的循環性能。SPE電解質電池與無機固體電解質電池相比,SPE電解質電池中,電極與電解質界面接觸更好。
如加拿大Hydro-Qubee公司開發的SPE電池所示,從3V到2V之間的放電曲線呈緩慢下降。80℃時以0.15C放電,電流效率幾乎接近100%。以0.6C放電時,電流效率為90%。以1.2C放電時,電流效率為70%。所以高電流效率放電是完全可能的,而且循環性能較好,600次循環后還保持70%的容量。但是,SPE鋰電池的最大缺點是只有在高溫下才能表現出很好的放電性能。
SPE電池常溫下的離子導電性不高,要提高SPE的離子導電性,有如下一些方法:
(1)聚合物改性 通過加入交聯劑進行交聯以減低其結晶度,或者給聚合物導入支鏈,以及與其他聚合物進行共聚,或加入增塑劑得到凝膠聚合物。
(2)電解質鹽的改性 由于鋰離子半徑很小,如果對陰離子半徑很大,則所形成的鹽離解能小而容易電離。通常采用的鋰鹽有LiCl04,LiBF4,LiPF6,LiAsF6,LiCF3 S03,LiN(CF3 S02)2等,其中LiN(CF3S02)2離解能最小。在鋰離子電池中鋰離子的遷移很重要,電解質鹽中要使鋰離子容易遷移,如果對陰離子不流動,鋰離子的遷移數接近于1。但通常離子的遷移數接近于0.5,通過增大對陰離子的體積,有助于提高鋰離子的遷移數。
(3)電解質與聚合物的組合利用,聚合物的彎曲鏈把對陰離子包圍住,從而抑制對陰離子的移動,結果表明鋰離子的遷移數大大增加了,但是總的離子導電性大大下降。