【摘 要】
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固态电解质是制造安全和高性能锂离子电池的关键。然而,常见固态电解质（如聚合物电解质、无机氧化物电解质、硫化物电解质）存在室温条件下电导率低、界面阻抗过大和电化学稳定性不足等问题。因此,为获得具有高离子电导率、宽电化学稳定窗口、优异热稳定性、高锂离子迁移数的高性能固态锂离子电解质,本工作以4,5-咪唑二羧酸、溴乙烷、碘乙烷、氢氧化锂、卤化铅为主要原料,设计并合成了一系列具有塑晶性质的有机锂盐固态电解
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固态电解质是制造安全和高性能锂离子电池的关键。然而,常见固态电解质（如聚合物电解质、无机氧化物电解质、硫化物电解质）存在室温条件下电导率低、界面阻抗过大和电化学稳定性不足等问题。因此,为获得具有高离子电导率、宽电化学稳定窗口、优异热稳定性、高锂离子迁移数的高性能固态锂离子电解质,本工作以4,5-咪唑二羧酸、溴乙烷、碘乙烷、氢氧化锂、卤化铅为主要原料,设计并合成了一系列具有塑晶性质的有机锂盐固态电解质（Olisse）;同时结合有机-无机钙钛矿拥有的有序结构以及其优异的电学、光学性能,使用合成的Olisse作为有机-无机钙钛矿中的有机单价阳离子部分,合成出一种具有柔性的有机-无机钙钛矿型全固态锂离子电池电解质（PVK）。并系统性的对Olisse和PVK的物理和化学性能进行研究,具体结果如下:（1）在室温条件下Olisse为一种部分熔融/软化的有机离子塑晶体,具有高度的有序结构。升温熔融为无定型状态后,通过降温可排列重新构成有序结晶结构。通过XRD测试发现,Olisse的结晶度均在40%以上,最高的为Olisse-Br达99.9%;以Olisse作为合成原料的PVK具备与Olisse一致的塑晶体性质,结晶度不低于40%;（2）通过Materials Studio建模,使用Olisse-Br作为模版,分析了高度有序结构中锂离子快速传导的机理;（3）Olisse的初始热分解温度在130℃附近。得益于有机-无机钙钛矿结构,PVK相比Olisse热稳定性有所提高,初始分解温度达160℃。两者的热稳定性均能满足固态电解质的温度使用要求;（4）Olisse和PVK的电化学稳定窗口都在4 V以上,满足锂离子电池的电压使用范围;（5）Olisse所构建的塑晶离子传导通道以及PVK构建的有机-无机钙钛矿传导通道获得了可观的离子导电率和锂离子迁移数。30℃条件下Olisse-Br的最高电导率达4.35×10-3S/cm,最低的Olisse-I的电导率为1.6×10-5S/cm,PVK的电导率均达为10-4S/cm数量级。同时,Olisse和PVK的锂离子迁移数t Li+均在0.50以上,高于传统的锂离子固态电解质;（6）Olisse和PVK均体现出良好的循环稳定性和电极相容性。在30℃及电流密度为1 m A/cm~2条件下进行500h的电镀-剥离测试,测试过程中未出现短路现象,表明所开发电解质能抑制锂枝晶的生长。电子探针显微镜形貌分析结果表明,锂片、Olisse和PVK循环前后变化不大,未观察到锂枝晶的生长和电解质的分解;（7）组装的Li/Olisse-Br/LiFePO4电池在0.1 C倍率下初始放电容量达151.4m Ah/g,在0.1-2 C倍率变化中经过120次循环后容量仍达到148.9 m Ah/g,表现出良好的充放电循环稳定性和库仑效率。
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