一种高性能凝胶聚合物电解质的制备方法、锂离子电池与流程

1.本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种高性能凝胶聚合物电解质的制备方法、锂离子电池。


背景技术：

2.锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长、安全不漏液、低污染且符合环保要求等优点，引起了科研人员极大的兴趣和普遍的关注。但是，传统的锂离子电池通常采用有机液态电解液，而有机溶剂存在着易燃等一系列缺点。此外，锂离子的不均匀沉积容易产生锂枝晶，在长期充/放电循环过程中可能会刺穿隔膜，最终导致电池内部短路。
3.为了解决这些问题，研究者提出了固态聚合物电解质，如聚环氧乙烷基聚合物电解质和聚(偏二氟乙烯
‑
六氟丙烯)基聚合物电解质等，以取代传统的液体电解液。然而，这些固态聚合物电解质存在着室温电导率低、电极/电解质界面阻抗大等缺点，严重限制了固态聚合物电解质的实际应用。
4.与固态聚合物电解质相比，凝胶聚合物电解质(gpe)在室温下具有更好的电极/电解质界面稳定性、更高的离子电导率和更低的界面阻抗，因此被认为是一种非常有前途的候选电解质。gpe是由聚合物基体、增塑剂和电解质盐经一定的方法形成的具备一定微结构的聚合物电解质体系，将液体电解液束缚在聚合物网络结构中，从而实现锂离子的传输。但是，聚合物基体在增塑剂中进行溶胀时，会降低gpe的机械强度，进行影响其对锂枝晶的抑制作用。徐等人采用冷冻干燥法，制备了一种物理交联的细菌纤维素基gpe，其拉伸强度为49.9mpa，断裂伸长率为56.33％，离子电导率达到4.04
×
10
‑3s/cm，锂离子迁移数为0.514。然而，锂枝晶的生长应力和剪切模量高达130mpa和6gpa，远远超过现有gpe所能承受的范围。
5.随着陶瓷填料，如氧化锆、氧化铝、二氧化钛的引入，其可以明显改善gpe的力学性能和电化学性能。陶瓷填料与电解质阴离子之间的路易斯酸碱相互作用有利于促进锂盐的解离，提高锂离子迁移速率。但是，机械地将陶瓷填料与聚合物基体复合在一起，难以解决陶瓷填料易于团聚等问题。此外，gpe中仍包含有一定量的易燃液体电解质，存在着潜在的安全隐患。因此，设计并制备一种高离子电导率、阻燃和可抑制锂枝晶生长的gpe仍然是一个巨大的挑战。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种高性能凝胶聚合物电解质(pca/bi2s3‑
bp电解质)的制备方法，通过该方法制备的pca/bi2s3‑
bp电解质同时具有离子电导率高、阻燃和可抑制锂枝晶生长的优点，以解决现有方法制备的凝胶聚合物电解质存在着的易燃、不能抑制锂枝晶生长等问题。
7.本发明的另一个目的在于提供一种采用上述pca/bi2s3‑
bp电解质的锂离子电池。
8.为了实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：
9.一种高性能凝胶聚合物电解质，所述高性能凝胶聚合物电解质为pca/bi2s3‑
bp电解质，通过bp纳米片和bi2s3纳米棒制备pca/bi2s3‑
bp膜，并在电解液中进行凝胶化制备而成。
10.本发明还提供上述高性能凝胶聚合物电解质的制备方法，包括以下步骤：
11.以五水硝酸铋和九水硫化钠为原料，通过水热法制备bi2s3纳米棒；
12.对黑磷晶体进行剥离，制备bp纳米片；
13.将醋酸纤维素、聚乳酸混合物溶解在有机溶剂中，磁力搅拌后，将bp纳米片和bi2s3纳米棒加入到上述溶液中，通过静电纺丝法，制备pca/bi2s3‑
bp膜；
14.将pca/bi2s3‑
bp膜浸泡在电解液中进行凝胶化，得到高性能凝胶聚合物电解质。
15.进一步的，bi2s3纳米棒的制备方法包括以下步骤：
16.将na2s
·
9h2o溶解在去离子水中，磁力搅拌以形成均匀的反应液a；
17.搅拌状态下，将反应液a滴加到bi(no3)3溶液中，得到反应液b；
18.向反应液b中加入尿素和水，并搅拌均匀，得到反应液c；
19.将反应液c转移到高压釜中进行反应，得到反应液d；
20.将反应液d冷却至室温，收集bi2s3纳米棒，并用有机溶剂进行洗涤，干燥。
21.进一步的，bp纳米片的制备方法包括以下步骤：
22.将黑磷晶体与n
‑
甲基吡咯烷酮溶剂混合研磨；
23.将混合物转移到nmp溶剂中，并用惰性气体鼓泡的方法脱除溶液中的氧气，得到悬浮液e；
24.将悬浮液e密封，冰浴条件下，超声分散，得到悬浮液f；
25.将悬浮液f离心分离，并将沉淀物用乙醇进行洗涤，得到bp纳米片。
26.进一步的，pca/bi2s3‑
bp膜的制备方法包括以下步骤：
27.将pla和ca的混合物溶解在dmf/chcl3溶剂中，磁力搅拌后；将bp纳米片和bi2s3纳米棒加入到上述溶液中，超声处理，再继续搅拌；将得到的混合液转移到塑料注射器中，并在空气气氛下进行静电纺丝得到静电纺丝膜；将静电纺丝膜在真空条件下进行干燥，除去膜中残留的有机溶剂，得到pca/bi2s3‑
bp膜。
28.进一步的，静电纺丝过程的参数设置为：喷嘴与接收器的距离为12cm；施加的电压为19kv；供给速率为3ml/h，旋转速度为1000转/min。
29.进一步的，所述dmf/chcl3溶剂中dmf与chcl3体积比为1:1。
30.进一步的，pca/bi2s3
‑
bp膜的厚度为300
‑
310μm。
31.进一步的，所述离心分离包括以下步骤：先用1000转/min的速度离心15
‑
20min，除去未剥离的块状黑磷晶体；然后再将悬浮液在12000转/分钟的速度离心30
‑
60min。
32.pca/bi2s3‑
bp电解质的制备方法的技术方案为：
33.一种pca/bi2s3‑
bp电解质的制备方法，包括以下步骤：
34.1)以五水硝酸铋和九水硫化钠为原料，通过水热法制备bi2s3纳米棒；
35.2)对黑磷晶体进行剥离，制备bp纳米片；
36.3)将醋酸纤维素(ca)、聚乳酸(pla)混合物溶解在有机溶剂中，并在50℃下磁力搅拌3小时。然后，将bp纳米片和bi2s3纳米棒加入到上述纺丝溶液中，通过静电纺丝法，制备pca/bi2s3‑
bp膜；
37.4)将步骤3)所制备的pca/bi2s3‑
bp膜浸泡在电解液中进行凝胶化，得到最终的凝胶聚合物电解质——pca/bi2s3‑
bp电解质。
38.上述步骤1)制备bi2s3纳米棒的优选方法为：
39.①
将1.5g na2s
·
9h2o溶解在15ml去离子水中，磁力搅拌以形成均匀的反应液1；
40.②
搅拌状态下，将上述反应液1滴加到bi(no3)3溶液(5ml乙二醇中含有0.73g bi(no3)3·
5h2o)中，得到反应液2；
41.③
向溶液2中加入0.76g尿素和15ml水，并搅拌均匀，得到反应液3；
42.④
将反应液3转移到100毫升高压釜中进行反应，得到反应液4；
43.⑤
将反应液4冷却至室温，收集bi2s3纳米棒，并用有机溶剂进行洗涤，干燥，得到最终的bi2s3纳米棒产品。
44.上述步骤
④
中采用的反应釜优选为聚四氟内衬反应釜，防止反应过程中引入杂质；
45.上述步骤
④
中的反应条件优选为：反应温度为118
‑
122℃，反应时间为12
‑
15h；
46.上述步骤
⑤
中收集bi2s3纳米棒的过程，优选采用高速离心的方法；
47.上述步骤
⑤
中洗涤溶剂优选为极性较大的乙醇；
48.上述步骤
⑤
中干燥过程优选为：干燥温度为75
‑
80℃，干燥时间为12
‑
24h。
49.上述步骤2)中制备bp纳米片的优选方法为：
50.①
将50mg块状bp晶体加入到玛瑙研钵中，再加入0.8
‑
1.2ml n
‑
甲基吡咯烷酮溶剂(nmp)，研磨30
‑
60min；
51.②
将步骤
①
中得到的混合物转移到装有60ml nmp溶剂的玻璃瓶中，并用惰性气体鼓泡的方法脱除溶液中的氧气，以防止bp晶体氧化，得到悬浮液1；
52.③
将步骤
②
中得到的悬浮液1密封，冰浴条件下，超声分散，得到悬浮液2；
53.④
将步骤
③
中得到的悬浮液2离心分离，并将沉淀物用乙醇进行洗涤，所得bp纳米片转移至氮气气氛下进行保存；
54.上述步骤
②
中，所选用的惰性气体优选为氩气或者氮气；脱气时间优选为10
‑
60min；
55.上述步骤
③
中，超声功率优选为500
‑
550w，超声时间优选为10
‑
12h；
56.上述步骤
④
中，离心分离过程优选为：先用1000转/min的速度离心15
‑
20min，除去未剥离的块状黑磷晶体；然后再将悬浮液在12000转/分钟的速度离心30
‑
60min；
57.上述步骤3)中制备pca/bi2s3‑
bp膜的优选方法为：
58.①
将0.35g pla和0.35g ca的混合物溶解在dmf/chcl3(1∶1，v/v，10ml)的混合溶剂中，并在50℃下磁力搅拌3小时；
59.②
将14mg(2wt％)bp纳米片和21mg(3wt％bi2s3纳米棒)加入到上述步骤
①
所得到的纺丝溶液中，在400
‑
450w的功率下超声处理1
‑
1.5h，再继续搅拌2
‑
2.5h；
60.③
将步骤
②
中所制备的混合液转移到塑料注射器中，并在空气气氛下进行静电纺丝。静电纺丝过程的参数设置为：喷嘴与接收器的距离为12cm；施加的电压为19kv；供给速率为3ml/h，旋转速度为1000转/min，制备的静电纺丝膜的厚度为300
‑
310μm。
61.④
将步骤
③
中所制备的静电纺丝膜在真空条件下，55
‑
60℃，干燥24
‑
30h，以除去膜中残留的有机溶剂，得到最终的pca/bi2s3‑
bp膜；；
62.上述步骤4)中所选的电解液优选为1m六氟磷酸锂(lipf6)/碳酸乙烯酯(ec):碳酸二甲酯(dmc)(1:1，v/v)；
63.上述步骤4)中凝胶化过程的时间优选为24
‑
30h，凝胶化过程的温度优选为20
‑
25℃；
64.本发明的锂离子电池的技术方案为：
65.一种锂离子电池，包括凝胶聚合物电解质，该凝胶聚合物电解质为pca/bi2s3‑
bp电解质。
66.有益效果
67.本发明提供了一种凝胶聚合物电解质的制备方法，通过该制备方法得到的凝胶聚合物电解质具有以下优点：
68.(1)该电解质具有分级多孔结构和比表面积大的优点，有利于提高电解液吸附量和促进锂离子的传输；
69.(2)该电解质的骨架由聚乳酸和醋酸纤维素组成，其分子结构中分布着大量的羟基和酯基等极性功能基团，有利于锂离子的均匀沉积，进而抑制锂枝晶的生长；
70.(2)该电解质中含有bi2s3，该物质能够与锂枝晶发生合金化反应，以消耗掉充放电过程中产生的锂枝晶，避免锂离子电池发生短路；
71.(3)该电解质中含有bp，该物质能够提供锂离子的定向传输通道，并抑制电解液中的pf6‑
阴离子的传输，进而提高锂离子的迁移速率和锂离子迁移数；同时，bp在加热条件下，会被氧化成磷酸和偏磷酸，覆盖在电解质表面，提高电解质的阻燃性能。
72.(4)该电解质中含有的bp和bi2s3能催化成炭反应，生成热稳定的炭，完整而连续的炭层可以作为物理屏障，阻止可燃挥发物逸出，并抑制热量从燃烧区向内部传递，进而提高电解质的阻燃性。
73.本发明提供了一种锂离子电池，该锂离子电池采用pca/bi2s3‑
bp电解质，具有优异的电化学性能等优点。
附图说明
74.图1是实施例1所得的pca/bi2s3‑
bp膜的数码照片；
75.图2是实施例1所得的pca/bi2s3‑
bp膜的sem图；
76.图3是实施例1所得的pca/bi2s3‑
bp膜的edx图；
77.图4是实施例1所得的pca/bi2s3‑
bp膜的阻燃性能测试图；
78.图5是实施例1所得的ncm/pca/bi2s3‑
bp gpe/li电池循环性能图；
具体实施方式
79.下面列举本发明所涉及的pca/bi2s3‑
bp电解质的制备，以及对pca/bi2s3‑
bp电解质性能测试结果，对本发明作进一步详细的说明，但不仅限于所列举的内容。
80.实施例1
81.本实施例的pca/bi2s3‑
bp电解质的制备方法包括如下步骤：
82.(1)制备bi2s3纳米棒：
83.将1.5g na2s
·
9h2o溶解在15ml去离子水中，磁力搅拌以形成均匀的反应液；然后
将该溶液滴加到bi(no3)3溶液(5ml乙二醇中含有0.73gbi(no3)3·
5h2o)中，混合搅拌均匀；再继续向其中加入0.76g尿素和15ml水，搅拌均匀，并转移至100ml聚四氟内衬高压釜中，在118℃反应15h后，
84.冷却至室温，离心分离，收集bi2s3纳米棒；用乙醇对固体进行洗涤，在75℃真空干燥20h，得到最终的bi2s3纳米棒产品。
85.(2)制备bp纳米片：
86.将50mg块状bp晶体加入到玛瑙研钵中，再加入0.8ml n
‑
甲基吡咯烷酮溶剂(nmp)，研磨30min；然后将得到的混合物转移到装有60ml nmp溶剂的玻璃瓶中，并用氮气鼓泡10min；将得到的悬浮液密封，冰浴条件下，500w的超声功率下超声12h；最后将得到的悬浮液，先在1000转/min的转速下离心15min，再在12000转/分钟的转速下离心30min；收集沉淀物，并用乙醇进行洗涤，得到最终的bp纳米片；
87.(3)制备pca/bi2s3‑
bp膜：
88.将0.35g pla和0.35g ca的混合物溶解在10ml dmf/chcl3(1∶1，v/v)的混合溶剂中，并在50℃下磁力搅拌3小时；然后，在混合溶液中加入14mg bp纳米片和21mg bi2s3纳米棒，并在400w的功率下超声处理1.5h，再继续搅拌2.5h；将得到的均匀溶液转移到塑料注射器中，并在空气气氛下进行静电纺丝。喷嘴与接收器的距离为12cm；施加的电压为19kv；供给速率为3ml/h，旋转速度为1000转/min，制备的静电纺丝膜的厚度为305μm；将制备的静电纺膜在真空条件下，55℃，干燥24h，以除去膜中残留的有机溶剂，得到最终的pca/bi2s3‑
bp膜；；
89.(4)制备pca/bi2s3‑
bp电解质：
90.20℃，将步骤(3)制备的pca/bi2s3‑
bp膜浸泡在电解液中24h，电解液组分为1m lipf6/ec:dmc(1:1，v/v)，得到pca/bi2s3‑
bp电解质。
91.本实施例中的锂离子电池包括正极片(活性物质为lini
0.5
co
0.2
mn
0.3
)、负极片(锂片)以及设置在正负极片之间的上述pca/bi2s3‑
bp电解质。
92.由图1可知，通过该方法制备的pca/bi2s3‑
bp膜具有良好的柔韧性；
93.由图2可知，通过该方法制备的pca/bi2s3‑
bp膜具有分级多孔结构，在凝胶化过程中，具有良好的吸收电解液的作用；
94.由图3可知，通过该方法制备的pca/bi2s3‑
bp膜中，bi2s3和bp纳米片都是均匀分布的，没有出现团聚现象；
95.由图4可知，通过对比该方法制备的pca/bi2s3‑
bp膜和celgard 2400隔膜的阻燃性能可知，pca/bi2s3‑
bp膜在着火时可以迅速熄灭，而celgard 2400隔膜在接近火焰时会发生明显的收缩现象，并最终着火。其原因为：在加热条件下，黑磷会被氧化成磷酸和偏磷酸，覆盖在膜的表面。此外，bp和bi2s3能催化成炭反应，生成热稳定的炭。完整而连续的炭层可以作为物理屏障，阻止可燃挥发物从膜中逸出，并抑制热量从燃烧区向内部传递。说明pca/bi2s3‑
bp膜具有良好的阻燃性，进而可以提高锂离子电池的安全性能。
96.由图5可知，实施例1所得到的lini
0.5
co
0.2
mn
0.3
/pca/bi2s3‑
bp电解质/li纽扣电池，在0.2c的充放电速率下，放电容量可达到157.3mah/g，且循环200周后，放电比容量几乎没有衰减。而常规的采用celgard 2400隔膜的lini
0.5
co
0.2
mn
0.3
/li纽扣电池，在循环200周后放电比容量衰减非常大。其原因为：该pca/bi2s3‑
bp电解质具有良好的电导率、与电极之间
具有良好的界面相容性和抑制锂枝晶生长等优点。
97.实施例2
98.(1)制备bi2s3纳米棒：
99.将1.5g na2s
·
9h2o溶解在15ml去离子水中，磁力搅拌以形成均匀的反应液；然后将该溶液滴加到bi(no3)3溶液(5ml乙二醇中含有0.73gbi(no3)3·
5h2o)中，混合搅拌均匀；再继续向其中加入0.76g尿素和15ml水，搅拌均匀，并转移至100ml聚四氟内衬高压釜中，在122℃反应12h后，
100.冷却至室温，离心分离，收集bi2s3纳米棒；用乙醇对固体进行洗涤，在80℃真空干燥12h，得到最终的bi2s3纳米棒产品。
101.(2)制备bp纳米片：
102.将50mg块状bp晶体加入到玛瑙研钵中，再加入1.2ml n
‑
甲基吡咯烷酮溶剂(nmp)，研磨60min；然后将得到的混合物转移到装有60ml nmp溶剂的玻璃瓶中，并用氩气鼓泡60min；将得到的悬浮液密封，冰浴条件下，550w的超声功率下超声10h；最后将得到的悬浮液，先在1000转/min的转速下离心15min，再在12000转/分钟的转速下离心30min；收集沉淀物，并用乙醇进行洗涤，得到最终的bp纳米片；
103.(3)制备pca/bi2s3‑
bp膜：
104.将0.35g pla和0.35g ca的混合物溶解在10ml dmf/chcl3(1∶1，v/v)的混合溶剂中，并在50℃下磁力搅拌3小时；然后，在混合溶液中加入14mg bp纳米片和21mg bi2s3纳米棒，并在450w的功率下超声处理1h，再继续搅拌2h；将得到的均匀溶液转移到塑料注射器中，并在空气气氛下进行静电纺丝。施加的电压为19kv；供给速率为3ml/h，旋转速度为1000转/min，制备的静电纺丝膜的厚度为300μm；将制备的静电纺膜在真空条件下，60℃，干燥30h，以除去膜中残留的有机溶剂，得到最终的pca/bi2s3‑
bp膜；；
105.(4)制备pca/bi2s3‑
bp电解质：
106.25℃，将步骤(3)制备的pca/bi2s3‑
bp膜浸泡在电解质中30h，电解液组分为1m lipf6/ec:dmc(1:1，v/v)，得到pca/bi2s3‑
bp电解质。
107.本实施例中的锂离子电池包括正极片、负极片(锂片)以及设置在正负极片之间的上述pca/bi2s3‑
bp电解质。
108.实施例3
109.(1)制备bi2s3纳米棒：
110.将1.5g na2s
·
9h2o溶解在15ml去离子水中，磁力搅拌以形成均匀的反应液；然后将该溶液滴加到bi(no3)3溶液(5ml乙二醇中含有0.73gbi(no3)3·
5h2o)中，混合搅拌均匀；再继续向其中加入0.76g尿素和15ml水，搅拌均匀，并转移至100ml聚四氟内衬高压釜中，在120℃反应13h后，冷却至室温，离心分离，收集bi2s3纳米棒；用乙醇对固体进行洗涤，在78℃真空干燥20h，得到最终的bi2s3纳米棒产品。
111.(2)制备bp纳米片：
112.将50mg块状bp晶体加入到玛瑙研钵中，再加入1.0ml n
‑
甲基吡咯烷酮溶剂(nmp)，研磨40min；然后将得到的混合物转移到装有60ml nmp溶剂的玻璃瓶中，并用氩气鼓泡50min；将得到的悬浮液密封，冰浴条件下，530w的超声功率下超声10h；最后将得到的悬浮液，先在1000转/min的转速下离心20min，再在12000转/分钟的转速下离心60min；收集沉淀
物，并用乙醇进行洗涤，得到最终的bp纳米片；
113.(3)制备pca/bi2s3‑
bp膜：
114.将0.35g pla和0.35g ca的混合物溶解在10ml dmf/chcl3(1∶1，v/v)的混合溶剂中，并在50℃下磁力搅拌3小时；然后，在混合溶液中加入14mg bp纳米片和21mg bi2s3纳米棒，并在430w的功率下超声处理1.2h，再继续搅拌2.5h；将得到的均匀溶液转移到塑料注射器中，并在空气气氛下进行静电纺丝。施加的电压为19kv；供给速率为3ml/h，旋转速度为1000转/min，制备的静电纺丝膜的厚度为310μm；将制备的静电纺膜在真空条件下，60℃，干燥28h，以除去膜中残留的有机溶剂，得到最终的pca/bi2s3‑
bp膜；；
115.(4)制备pca/bi2s3‑
bp电解质：
116.23℃，将步骤(3)制备的pca/bi2s3‑
bp膜浸泡在电解质中26h，电解液组分为1m lipf6/ec:dmc(1:1，v/v)，得到pca/bi2s3‑
bp电解质。
117.本实施例中的锂离子电池包括正极片、负极片(锂片)以及设置在正负极片之间的上述pca/bi2s3‑
bp电解质。
118.实施例4
119.(1)制备bi2s3纳米棒：
120.将1.5g na2s
·
9h2o溶解在15ml去离子水中，磁力搅拌以形成均匀的反应液；然后将该溶液滴加到bi(no3)3溶液(5ml乙二醇中含有0.73gbi(no3)3·
5h2o)中，混合搅拌均匀；再继续向其中加入0.76g尿素和15ml水，搅拌均匀，并转移至100ml聚四氟内衬高压釜中，在120℃反应12h后，
121.冷却至室温，离心分离，收集bi2s3纳米棒；用乙醇对固体进行洗涤，在80℃真空干燥15h，得到最终的bi2s3纳米棒产品。
122.(2)制备bp纳米片：
123.将50mg块状bp晶体加入到玛瑙研钵中，再加入1.0ml n
‑
甲基吡咯烷酮溶剂(nmp)，研磨30min；然后将得到的混合物转移到装有60ml nmp溶剂的玻璃瓶中，并用氮气鼓泡20min；将得到的悬浮液密封，冰浴条件下，550w的超声功率下超声10h；最后将得到的悬浮液，先在1000转/min的转速下离心15min，再在12000转/分钟的转速下离心40min；收集沉淀物，并用乙醇进行洗涤，得到最终的bp纳米片；
124.(3)制备pca/bi2s3‑
bp膜：
125.将0.35g pla和0.35g ca的混合物溶解在10ml dmf/chcl3(1∶1，v/v)的混合溶剂中，并在50℃下磁力搅拌3小时；然后，在混合溶液中加入14mg bp纳米片和21mg bi2s3纳米棒，并在400w的功率下超声处理1h，再继续搅拌2h；将得到的均匀溶液转移到塑料注射器中，并在空气气氛下进行静电纺丝。施加的电压为19kv；供给速率为3ml/h，旋转速度为1000转/min，制备的静电纺丝膜的厚度为300μm；将制备的静电纺膜在真空条件下，58℃，干燥26h，以除去膜中残留的有机溶剂，得到最终的pca/bi2s3‑
bp膜；；
126.(4)制备pca/bi2s3‑
bp电解质：
127.20℃，将步骤(3)制备的pca/bi2s3‑
bp膜浸泡在电解质中24h，电解液组分为1m lipf6/ec:dmc(1:1，v/v)，得到pca/bi2s3‑
bp电解质。
128.本实施例中的锂离子电池包括正极片、负极片(锂片)以及设置在正负极片之间的上述pca/bi2s3‑
bp电解质。
129.试验例
130.pca/bi2s3‑
bp电解质性能测试方法：
131.(1)电导率的测试：在手套箱中，以不锈钢片(ss)为工作电极及参比电极，组装成ss/pca/bi2s3‑
bp电解质/ss对称电池，采用gamry 600 电化学工作站对其进行交流阻抗测试。测试频率范围为0.1～106hz。并根据公式
132.(1)计算得到电解质的电导率值。
[0133][0134]
其中：l——膜的厚度(cm)，σ——电导率(s/cm)，s——不锈钢电极的面积(cm2)，r
b
——本体电阻(ω)。
[0135]
(2)锂离子电池的循环性能测试：将实施例1
‑
4中制得的pca/bi2s3‑
bp电解质组装成lini
0.5
co
0.2
mn
0.3
/li扣电，25℃，电压测试范围为3.0
‑
4.2v，1c＝160mah/g，充放电倍率为0.2c，对其循环性能进行测试。
[0136]
测试数据列于下表1中。
[0137]
表1
[0138][0139][0140]
通过对表1中的数据进行分析，可以得出以下结论：
[0141]
通过本发明方案制备的pca/bi2s3‑
bp电解质具有电导率高的优点，且组装的lini
0.5
co
0.2
mn
0.3
/pca/bi2s3‑
bp电解质/li电池在25℃循环200次放电容量衰减量非常小，说明该电解质可以抑制锂枝晶的生长，且与电极之间具有良好的界面相容性，进而提高锂离子电池的循环性能。