黏土礦物在自然界中儲(chǔ)量豐富，同時(shí)具有較好的機(jī)械性能和熱穩(wěn)定性，被廣泛應(yīng)用于防火材料、復(fù)合材料和電極材料的制備。近期的研究也表明，黏土礦物可被應(yīng)用在固態(tài)電解質(zhì)中，用來提高電解質(zhì)的電導(dǎo)率、電化學(xué)穩(wěn)定性、機(jī)械性能和熱穩(wěn)定性。
凹凸棒石為層鏈過渡型晶體結(jié)構(gòu)的天然硅酸鹽礦物，兩層硅氧四面體片夾一層鋁氧八面體片沿C軸方向延伸成鏈狀，層鏈間以氧原子相連接，K+、Na+等陽離子和水分子充填在其孔道中，其外觀常呈纖維狀或纖維狀集合體。
復(fù)合聚合物電解質(zhì)多采用傳統(tǒng)的物理混合的方法來制備，該方法會(huì)影響聚合物和無機(jī)填料的相容性，從而影響其性能。Tian等使用溶液聚合方法，制備了有機(jī)凹凸棒石（OPal）/甲基丙烯酸甲酯（MMA）共聚物凝膠電解質(zhì)（GPE），該共聚物具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，有助于提高電解液的吸收能力，含有5wt%的電解質(zhì)在30℃下離子電導(dǎo)率可達(dá)2.94×10-3S/cm，組裝的Li|電解質(zhì)|LiFePO4電池表現(xiàn)出4.7V的電化學(xué)窗口，高達(dá)146.36mAh/g的放電容量，以及低的容量衰減率。
為了提高p（OPal-MMA）的成膜性能，Tian等又使用一種相轉(zhuǎn)化鑄造技術(shù)，制備了p（OPal-MMA）/PVDF電解質(zhì)膜，該薄膜具有良好的機(jī)械性能以及成膜性，孔隙率和離子電導(dǎo)率分別為57.73%和4.93×10-3S/cm。
Yao等使用簡(jiǎn)單的溶液澆筑法制備了柔性PVDF/凹凸棒石復(fù)合電解質(zhì)膜，由于ClO4−和凹凸棒石之間的相互作用，Li+遷移數(shù)由0.21升至0.54，離子電導(dǎo)率最高可達(dá)1.2×10-4S/cm，組裝的NMC111|電解質(zhì)|Li電池在C/3的電流下容量可達(dá)121.4mAh/g，且在室溫下循環(huán)200圈之后仍能達(dá)到118.1mAh/g。
除此之外，凹凸棒石納米線的添加還大大提升了該電解質(zhì)的機(jī)械強(qiáng)度，添加5wt%納米線就使其彈性模量升至96MPa，屈服應(yīng)力提升了兩倍，通過數(shù)值模擬說明了機(jī)械性能的提升得益于納米線的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)以及納米線和聚合物間較強(qiáng)的相互作用。
資料來源：《齊鵬越,傳秀云,楊揚(yáng),等.黏土礦物在復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)中的研究進(jìn)展[J].化工新型材料:2021》，由【粉體技術(shù)網(wǎng)】編輯整理，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處！
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