[发明专利]一种导电聚合物用于固态电解质界面膜的可行性测试方法

说明书

本发明提供一种导电聚合物用于固态电解质界面膜的可行性测试方法，包括：步骤10)构建采用待测导电聚合物作为固态电解质界面膜的锂离子电池模型；步骤20)利用分子动力学对锂离子电池模型进行热力学弛豫；步骤30)利用分子动力学对锂离子电池模型进行模拟充电；步骤40)根据锂离子电池模型中锂离子的运动轨迹，得到锂离子电池模型的扩散系数，从而确定待测导电聚合物作为固态电解质界面膜的可行性。本发明导电聚合物用于固态电解质界面膜的可行性测试方法，可以测试导电聚合物作为人工电解质界面膜的性能。

技术领域

本发明属于锂离子电池固态电解质膜技术领域，具体涉及一种导电聚合物用于固态电解质界面膜的可行性测试方法。

背景技术

近年来，在可移动便携设备和新能源汽车领域，锂离子电池的需求逐年增加。目前，锂离子电池普遍采用液态电解液来进行离子传导，有机电解液容易出现漏液、腐蚀电极、燃烧爆炸等事故，存在较大的安全隐患。

如今，锂离子电池技术发展过程中存在着一系列制约其发展的难题，其中特别重要的是固态电解质界面膜(SEI)的问题。锂离子电池在首次充放电时，电解液中少量极性非质子溶剂在负极表面得到部分电子后发生还原分解反应，与锂离子结合生成一种厚度约100-120nm的界面薄膜，这个膜被称为固态电解质界面膜(SEI)。固态电解质界面膜(SEI)通常形成于负极材料与电解液之间的固-液相界面处。当锂离子电池充电时，锂离子从正极活性物质中脱出，进入电解液后穿透隔膜再进入电解液，最后再嵌入负极碳材料的层状空隙中，锂离子完成一个完整的脱锂-嵌锂过程。此时，电子从正极沿外端回路出来，进入负极碳材料中。电子、电解液中溶剂及锂离子会发生氧化还原反应，溶剂分子接受电子后与锂离子结合形成固态电解质界面膜(SEI)并生成H2、CO、CH2＝CH2等气体。随着固态电解质界面膜(SEI)厚度增大，直到电子无法穿透，则形成了钝化层，抑制了电解液氧化还原反应的继续进行。固态电解质界面膜(SEI)的物理组分复杂多样，其物理成分随电解液成分的不同而不同，一般由氧化锂(Li2O)、氟化锂(LiF)、氯化锂(LiCl)、碳酸锂(Li2CO3)、LiCO2-R、醇盐和非导电聚合物组成，是一种多层结构，靠近电解液的一边是多孔的，靠近电极的一边是致密的。但是固态电解质界面膜极其容易脱落、破裂和循环再生，不断消耗锂离子电池中的活性锂离子，造成锂离子电池循环寿命的降低。鉴于人们对锂离子电池高循环寿命的需要，人工固态电解质界面膜成为人们的研究重点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种导电聚合物用于固态电解质界面膜的可行性测试方法，可以测试导电聚合物作为人工电解质界面膜的性能。

为解决上述技术问题，本发明提供一种导电聚合物用于固态电解质界面膜的可行性测试方法，包括以下步骤：

步骤10)构建采用待测导电聚合物作为固态电解质界面膜的锂离子电池模型；

步骤20)利用分子动力学对锂离子电池模型进行热力学弛豫；

步骤30)利用分子动力学对锂离子电池模型进行模拟充电；

步骤40)根据锂离子电池模型中锂离子的运动轨迹，得到锂离子电池模型的扩散系数，从而确定待测导电聚合物作为固态电解质界面膜的可行性。

作为本发明实施例的进一步改进，所述步骤10)中，构建得到的锂离子电池模型包括石墨负极、电解质溶液和固体电解质界面膜；所述石墨负极为由八层石墨烯采用面堆叠形成的石墨层，且八层石墨烯均具有扶手椅边缘；所述电解质溶液包括碳酸亚乙酯分子和六氟磷酸锂分子，电解质溶液的浓度为1M；所述固体电解质界面膜为导电聚合物膜状结构。

作为本发明实施例的进一步改进，所述石墨负极的左右两个边缘上的一个悬空的碳原子被随机官能化，另一个悬空的碳原子被氢原子完全接枝覆盖。

作为本发明实施例的进一步改进，所述步骤20)具体包括：