有机硅基绿色电解质材料在电化学储能器件中的应用基础研究

能源存储是当今新能源技术的重要组成部分，目前电化学储能器件（如锂离子电池和超级电容）使用具有高燃烧性的有机电解质材料来传导电流和储存能量，因此器件的安全性存在问题，也限制了其应用范围。有机硅材料具有优良的热稳定性、电化学稳定性和环境安全性。本项目将设计合成安全性优良和环境友好的新型高离子电导和电化学稳定性的有机硅基电解质材料，这些材料将包括小分子有机硅材料、离子液体、聚合物凝胶、离子塑晶(ionic plastic crystals)等材料；建立材料化学结构与电化学性能的关系，系统研究材料在电化学储能器件中的应用，优化电解质材料的化学结构及其与电极材料的匹配，期望开发具有自主知识产权和实用化前景的有机硅基绿色电解质材料。

目前电化学储能器件（锂离子电池和超级电容）普遍使用高燃烧性的有机碳酸酯电解质材料来传导电流和储存能量，导致器件存在安全性问题，也限制了其应用范围。寻找具有优良的热稳定性、电化学稳定性和环境安全性的电解质材料成为国际研究的热点。.基于有机硅基电解质材料具有高离子电导，高电化学稳定性，环境友好以及高安全性等特点，通过探讨电解质材料的作用机理，优化电解质材料的化学结构与电极材料的匹配，建立电解质材料化学结构与电化学性能的关系，我们设计开发了五类具有自主知识产权和实用化前景的有机硅基高安全性电解质材料：1）聚醚有机硅烷类电解液具有较高的水解稳定性和循环性能，用作安全电解液；2）聚醚有机硅胺类电解液用作吸酸添加剂和成膜添加剂；3）聚醚有机硅氧烷类电解液用作成膜添加剂、高压电解液和碳酸丙烯酯(PC)基电解液共溶剂；4）含氰基聚醚类有机硅电解液用作高压电解液和PC基电解液共溶剂；5）有机硅离子液体类电解液除了开发为锂离子电池和超级电容器的安全电解液，还可用于离子塑晶固体电解质材料。