蒙脫石（MMT）是典型的含水的層狀硅酸鹽礦物，其結(jié)構(gòu)為四面體片(T)與八面體片(O)比例為2:1的TOT型結(jié)構(gòu)，層間域含有Na+、Ca2+、H+等陽離子和水分子，具有較大的比表面積和較強的離子交換性。蒙脫石是最為常見的無機礦物填料，被廣泛應用于納米復合材料的制備，同時也是復合固態(tài)電解質(zhì)制備中最常用的黏土礦物。常通過對蒙脫石進行鋰鹽無機改性處理、有機改性處理，或通過降低電解質(zhì)體系的各向異性，使復合固態(tài)電解質(zhì)表現(xiàn)出更高的離子電導率。
鋰鹽改性手段是將Li+通過離子交換插入MMT層間作為鋰源，使最終制備的復合固態(tài)電解質(zhì)成為單離子導體，以免電解質(zhì)中陰陽離子均可移動而形成濃差極化，最終導致電池性能衰減。
Ruiz‐Hitzky等在1990年使用PEO插層鋰蒙脫石首次制備出有機-無機混合的離子導體材料，在一定的溫度范圍內(nèi)，PEO/Li-MMT復合材料的離子電導率遠高于Li-MMT，并且說明了帶負電荷的硅酸鹽片層使得電解質(zhì)中電荷傳輸?shù)妮d體僅限于陽離子，這種材料是一種很有潛力的離子導體。
Kim等將鋰離子改性蒙脫石（Li-MMT）無機填料作為鋰源，制備了以PEO為基的CPE，當填料比例達到20%時，CPE具有最高的離子電導率5.3×10-6S/cm，同時具有最高的鋰離子遷移數(shù)0.55。
Walls等分別使用氣相SiO2和鋰蒙脫石兩種膠體顆粒制備了兩種具有高離子電導率和高機械性能的復合電解質(zhì)體系，氣相SiO2電解質(zhì)體系室溫下的離子電導率大于10-3S/cm，而鋰蒙脫石體系的電導率約為10-4S/cm，較低的電導率可以歸因于蒙脫石沒有完全剝分。
有機改性即為通過有機物插層，提高蒙脫石填料和聚合物基體的相容性，并且可以使MMT層間距擴大，有利于層間離子的移動，從而影響電解質(zhì)體系的性能。
Moreno等將鋰蒙脫石和聚丙烯腈（PAN）插層的鋰蒙脫石分別作為無機填料與PAN結(jié)合制備復合固態(tài)電解質(zhì)，結(jié)果表明在相同條件下后者的離子電導率比前者高出一個數(shù)量級，最高可達4.2×10-6S/cm。
Zhang等使用硬脂胺改性的蒙脫石制備了聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物（PVDF-HFP）/PMMA/MMT復合凝膠電解質(zhì)膜（GPE），包含5%蒙脫石的GPE在室溫下離子電導率可達3.06×10-3S/cm，組裝的Li-S電池在0.1C的電流下循環(huán)充放電100圈后容量仍高達1071mAh/g，庫倫效率約為100%，這歸因于GPE能夠很好地抑制穿梭效應，提高了硫的利用率。
由于蒙脫石獨特的片層結(jié)構(gòu)，易在電解質(zhì)體系中形成擇優(yōu)取向排列，當其不導電的片層垂直于離子電流路徑時，該復合電解質(zhì)的離子電導率會有一定程度的降低，因此有學者提出熔融插層、超聲波剝分等方法來降低電解質(zhì)體系的各向異性，以避免對離子電導率造成負面影響。
Vaia等在1993年提出了熔融插層法來制備聚合物/層狀硅酸鹽復合材料，與溶液插層法相比，熔融插層法可以最大限度地減少層狀硅酸鹽的擇優(yōu)取向從而使材料具備良好的各向同性，同時避免因清洗除去多余聚合物最終影響Li+遷移速度。該學者之后使用熔融插層制備了PEO/Li-MMT聚合物復合電解質(zhì)，PEO質(zhì)量分數(shù)為40wt%的電解質(zhì)在30℃下離子電導率為1.6×10-6S/cm，高于傳統(tǒng)的LiBF4/PEO電解質(zhì)，且受溫度影響較小。
插層或剝層MMT對電解質(zhì)的離子電導率有較大的影響作用，剝分的粘土可以提供更多可移動傳導的離子，而插層粘土中陽離子被“束縛”在粘土的結(jié)構(gòu)單元層間，離子電導率則會降低。
Wang等以有機MMT為無機填料，制備了以共聚物PVDF-HFP為基的凝膠電解質(zhì)，通過超聲處理PVDF-HFP/有機MMT懸浮液來剝分MMT，最終制備的凝膠電解質(zhì)（GPE）離子電導率在室溫下高達2.5×10-3S/cm，陽離子遷移數(shù)約為0.64。
資料來源：《齊鵬越,傳秀云,楊揚,等.黏土礦物在復合固態(tài)電解質(zhì)中的研究進展[J].化工新型材料:1-12[2021-05-20]》
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