LLZO增强型PEO-PVDF复合聚合物电解质在储能器件中的应用与性能研究

本研究针对高安全、高稳定性固态电解质的需求，通过将PEO与PVDF-HFP共混作为基体，引入C-LLZO和Te-LLZO陶瓷填料及LiCF3SO3盐，系统探究了陶瓷填料对离子电导率与界面稳定性的提升机制。结果表明，20 wt%陶瓷负载量可显著增强盐解离与阳离子迁移，获得室温电导率达0.613×10?3 S·cm?1的优化电解质，并成功应用于EDLC器件，展现出6.52 mF/g的比电容和5.90 V的电化学稳定性。

　　

本研究采用聚环氧乙烷（PEO）与聚偏氟乙烯-六氟丙烯（PVDF-HFP）共混体系作为聚合物基体，并引入Li₇La₃Zr₂O₁₂（C-LLZO）和Li_6.5La₃Zr_1.75Te_0.25O₁₂（Te-LLZO）作为陶瓷填料，以三氟甲磺酸锂（LiCF₃SO₃）为锂盐，构建了新型复合聚合物电解质。通过X射线衍射（XRD）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析发现，陶瓷填料的加入显著促进了盐的解离过程，并增强了阳离子与PEO链段中氧原子、PVDF-HFP中氟原子之间的配位作用。XRD谱图中陶瓷特征峰强度、位置的变化以及无定形“驼峰”的出现，表明低陶瓷负载量下体系无定形区含量增加，但随陶瓷含量继续升高，电解质的结晶度反而上升。FTIR中CF₂和C–O–C振动峰的位移与变化，进一步证实陶瓷填料对阳离子配位环境的调控作用。通过对1020–1050 cm^?1波数区间的FTIR谱图进行分峰拟合，发现20 wt%陶瓷负载时自由阴离子含量最高，表明可参与配位的阳离子数量显著增加。优化后的复合电解质在室温下直流电导率高达0.613×10^?3 S·cm^?1，较纯共混-盐体系提升近两个数量级，同时具备5.90 V的高电压稳定性和约400°C的热稳定性。基于该电解质组装的电化学双层电容器（EDLC）在10 mV/s扫速下表现出6.52 mF/g的优异比电容。