本世纪初,有多家美国公司在国内率先开始了凝胶聚合物锂电池的研发、制造,其聚合物电解质膜采取了不同的工艺。
美国Bellcore公司成功开发了一种凝胶型聚合物电解质的聚合物锂离子电池,其中电池负极材料为碳,正、负极集电体分别为铝网和铜网。其聚合物电解质薄膜的制备工艺是:首先将聚合物基体与增塑剂邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、二氧化硅微粒,以及稀释剂丙酮混合,加热使PVdF-HFP溶解,然后涂布在基板上,得到多孔性薄膜。然后用溶剂(如乙醚等)溶去增塑剂和可溶性杂质,通过于燥再用电解质溶液代替被除去的增塑剂,最后制成凝胶型聚合物电解质。
PVdF-HFP共聚物由无定形态和结晶相组成,无定形区保持大量液体电解质使其具有高电导率,结晶区可使膜保持良好的机械性能。因此,只有调整好共聚物中无定形态和结晶相的比例,才能得到性能优良的电解质膜。
判断无定形态和结晶态两者比例的重要参数是玻璃化转变温判断无定形态和结晶态两者比例的重要参数是玻璃化转变温度tg,高聚物结晶温度越高,tg越高。
采用类似于Bellcore公司的方法,BEI公司和YUASA公司也利用凝胶型聚合物电解质制成了聚合物充电锂电池。BEI公司生产的聚合物锂电池的平均电压为3.7V,放电容量为100mAh(电池尺寸为54 minx86 mmX0.6 mm),循环寿命高达500~1000次,而且安全性能也大大提高,在过充电、过放电、短路等情况下也不会出现破裂、漏液或着火等现象。