埃尔派知识课堂：蒙脱石改性及其在锂电池固态电解质中的应用研究

蒙脱石是典型的含水层状硅酸盐矿物，具有较大的比表面积和较强的离子交换性，被广泛用于纳米复合材料的制备，也是复合固态电解质制备中最常用的黏土矿物。通过对蒙脱石进行有机改性处理、锂盐改性处理，或通过降低电解质体系的各向异性，使复合固态电解质表现出更高的离子电导率。

有机改性

有机改性即通过有机物插层，提高蒙脱石填料和聚合物基体的相容性，并可以使蒙脱石层间距扩大，有利于层间离子移动，提高电解质体系的性能。

将锂-蒙脱石和用聚丙烯腈插层的锂-蒙脱石分别作为无机填料与聚丙烯腈结合制备复合固态电解质，在相同的条件下，用聚丙烯腈插层的锂-蒙脱石制备的复合固态电解质的离子电导率比前者高出一个数量级。

锂盐改性

锂盐改性处理是通过离子交换将锂离子插入蒙脱石层间作锂源，使制得的复合固态电解质成为单离子导体，以免电解质中阴阳离子移动形成浓差极化，导致电池性能衰减。

使用聚氧化乙烯插层锂蒙脱石可制备出有机-无机混合的离子导体材料，在一定的温度范围内，聚氧化乙烯/锂-蒙脱石复合材料的离子电导率远高于锂-蒙脱石，这说明带负电荷的硅酸盐片层使得电解质中电荷传输的载体仅限于阳离子。

降低电解质体系的各向异性

蒙脱石独特的片层结构使其容易在电解质体系中形成择优取向排列，当不导电的片层垂直于离子电流路径时，复合电解质的离子电导率会在一定程度上降低。因此有学者提出，用熔融插层、超声波剥分等方法降低电解质体系的各向异性，避免对离子电导率造成负面影响。

与溶液插层法相比，熔融插层法制备聚合物/层状硅酸盐复合材料可以最大限度地减少层状硅酸盐的择优取向，使材料具备良好的各向同性，避免因清洗除去多余的聚合物而影响锂离子的迁移速度。

插层或剥层蒙脱石对电解质的离子电导率有较大的影响作用。剥分的粘土可提供更多可移动传导的离子，而插层粘土中的阳离子会被束缚在粘土的结构单元层间，导致离子电导率降低。

来源：粉体技术网