อิเล็กโทรไลต์พอลิเมอร์คือเมทริกซ์พอลิเมอร์ที่สามารถนำไอออนได้ [ ^{1 ] เช่น} เดียวกับ อิเล็กโทรไลต์ประเภทอื่นๆ ทั้งแบบของเหลวและของแข็งอิเล็กโทรไลต์พอลิเมอร์ช่วยในการเคลื่อนที่ของประจุระหว่างขั้วบวกและขั้วลบของเซลล์^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]}การใช้พอลิเมอร์เป็นอิเล็กโทรไลต์ได้รับการสาธิตครั้งแรกโดยใช้เซลล์แสงอาทิตย์ แบบย้อมสี ^{[ 4 ]}สาขานี้ได้ขยายตัวตั้งแต่นั้นมาและปัจจุบันมุ่งเน้นไปที่การพัฒนาอิเล็กโทรไลต์พอลิเมอร์สำหรับการใช้งานในแบตเตอรี่ เซลล์เชื้อเพลิง และเมมเบรนเป็นหลัก[ 4 ] [ 5 ^{] [ 6 ]อิเล็กโทรไลต์}พอลิเมอร์ได้รับการศึกษาอย่างกว้างขวางสำหรับการใช้งานในแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนและแบตเตอรี่โซลิดสเตทรุ่นต่อไป เนื่องจากรวมการขนส่งไอออนเข้ากับความเสถียรทางกล ทำให้เป็นทางเลือกที่ปลอดภัยกว่าอิเล็กโทรไลต์เหลวแบบดั้งเดิม^{[ 7 ]}

โดยทั่วไป อิเล็กโทรไลต์พอลิเมอร์ประกอบด้วยพอลิเมอร์ที่มีโครงสร้างขั้วสูงที่สามารถบริจาคอิเล็กตรอนได้^{[ 2 ]}พารามิเตอร์ประสิทธิภาพมีผลต่อการเลือกอิเล็กโทรไลต์แบบเอกพันธุ์หรือต่างพันธุ์^{[ 1 ] [ 2 ]}อิเล็กโทรไลต์พอลิเมอร์มีสี่ประเภทหลัก ได้แก่ (1) อิเล็กโทรไลต์พอลิเมอร์แบบเจล (2) อิเล็กโทรไลต์พอลิเมอร์แบบของแข็ง (3) อิเล็กโทรไลต์พอลิเมอร์แบบ พลาสติกและ (4) อิเล็กโทรไลต์พอลิเมอร์แบบคอมโพสิต^{[ 1 ] [ 2 ]}ระดับความเป็นผลึกของเมทริกซ์อิเล็กโทรไลต์พอลิเมอร์มีผลต่อการเคลื่อนที่ของไอออนและอัตราการขนส่ง บริเวณ อสัณฐานส่งเสริมการซึมผ่านของประจุในอิเล็กโทรไลต์พอลิเมอร์แบบเจลและแบบพลาสติกได้มากขึ้น^{[ 2 ] [ 3 ] [ 8 ]}ข้อบกพร่องของผลึกส่งเสริมปฏิสัมพันธ์ระหว่างโซ่และไอออนที่อ่อนแอลง

พารามิเตอร์สำคัญอีกประการหนึ่งของการขนส่งคือการพึ่งพาอุณหภูมิของสัณฐานวิทยาของพอลิเมอร์ต่อกลไกการขนส่งโดยอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะแก้ว^{[ 1 ] [ 11 ]}อิเล็กโทรไลต์เหล่านี้แตกต่างกันในวิธีการประมวลผลและการใช้งานที่จะนำไปใช้ คุณสมบัติและสัณฐานวิทยาของพวกมันสามารถปรับแต่งให้ตรงกับการใช้งานที่ต้องการได้ คุณลักษณะโครงสร้างร่วมกันของพอลิเมอร์เหล่านี้คือการมีอะตอมต่างชนิดกัน ได้แก่ไนโตรเจนหรือออกซิเจนแม้ว่าจะมีการสาธิตซัลเฟอร์ ด้วยเช่นกัน ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 11 ]}

• โพลี(เอทิลีนออกไซด์) ^{[ 10 ]}
• โพลี(ไวนิลแอลกอฮอล์)
• โพลี(เมทิลเมทาคริเลต)
• โพลี(แคโปรแลคโตน)
• โพลี( ไคโตซาน )
• โพลี(ไวนิลไพร์โรลิโดน)
• โพลี(ไวนิลคลอไรด์)
• โพลี(ไวนิลิดีนฟลูออไรด์)
• โพลี(อิไมด์) ^{[ 9 ]}

พอลิเมอร์เหล่านี้หลายชนิดมีการใช้งานอื่นๆ โครงสร้างของพอลิเมอร์เหล่านี้หลายชนิดแสดงอยู่ในภาพด้านข้าง แสดงให้เห็นพอลิเมอร์เหล่านี้หลายชนิด พอลิเมอร์ประเภทอื่นๆ ที่สามารถนำไอออนได้ ได้แก่ พอลิเมอร์ไอออน ซึ่งรวมเอาองค์ประกอบที่ถูกออกซิไดซ์ (สำหรับการขนส่งแอนไอออน) หรือองค์ประกอบที่ถูกรีดิวซ์ของสายโซ่หลักของพอลิเมอร์ผ่านกระบวนการที่เรียกว่าการโดปทางเคมี^{[ 11 ]}การโดปทางเคมีทำให้พอลิเมอร์เหล่านี้มีพฤติกรรมเป็นสาร กึ่งตัวนำชนิด nหรือชนิด p

ความแข็งแรงเชิงกลของอิเล็กโทรไลต์พอลิเมอร์เป็นพารามิเตอร์ที่สำคัญสำหรับความสามารถในการยับยั้งการเกิดเดนไดรต์ มีทฤษฎีที่ว่าอิเล็กโทรไลต์พอลิเมอร์ที่มีโมดูลัสเฉือนเป็นสองเท่าของลิเธียมโลหะควรจะสามารถยับยั้งการเกิดเดนไดรต์ได้^{[ 12 ]}โมดูลัสความยืดหยุ่นสูงหรือความแข็งแรงคราดสูงสามารถลดการสะสมของลิเธียมที่ไม่สม่ำเสมอซึ่งนำไปสู่การเกิดเดนไดรต์ได้เช่นกัน อิเล็กโทรไลต์พอลิเมอร์ที่มีโมดูลัสเฉือนสูงกว่าจะมีค่าการนำไฟฟ้าไอออน ต่ำกว่า เนื่องจากความแข็งที่เพิ่มขึ้นขัดขวางการเคลื่อนที่ของโซ่พอลิเมอร์และการเคลื่อนที่ของไอออน^{[ 13 ]}ความสัมพันธ์ที่แตกต่างกันระหว่างความแข็งแรงดึงและค่าการนำไฟฟ้าไอออนเป็นแรงบันดาลใจให้เกิดการวิจัยเกี่ยวกับอิเล็กโทรไลต์พอลิเมอร์แบบพลาสติกและแบบคอมโพสิต

อิเล็กโทรไลต์พอลิเมอร์แบบเจลจะดักจับส่วนประกอบของตัวทำละลายและช่วยในการขนส่งไอออนผ่านเมทริกซ์พอลิเมอร์ เจลจะรองรับโครงสร้างพอลิเมอร์^{[ 1 ] [ 3 ]}เป็นที่สังเกตว่าโดเมนอสัณฐานของพอลิเมอร์เหล่านี้ดูดซับตัวทำละลายได้มากกว่า (และบวมตามไปด้วย) เมื่อเทียบกับโดเมนผลึก ส่งผลให้การนำไฟฟ้าของไอออน ซึ่งส่วนใหญ่เป็นกระบวนการที่ควบคุมโดยการแพร่ มักจะมากกว่าในบริเวณที่มีลักษณะอสัณฐานมากกว่าผ่านโดเมนผลึก ภาพด้านข้างแสดงให้เห็นกระบวนการนี้ แง่มุมที่สำคัญของอิเล็กโทรไลต์แบบเจลคือการเลือกตัวทำละลายโดยพิจารณาจากค่าคงที่ไดอิเล็กตริก เป็นหลัก ซึ่งมีผลต่อการนำไฟฟ้าของไอออน^{[ 3 ]}การซึมผ่านของประจุเกิดขึ้นในอิเล็กโทรไลต์พอลิเมอร์ที่มีระเบียบสูง แต่จำนวนและความใกล้เคียงของโดเมนอสัณฐานมีความสัมพันธ์กับการซึมผ่านของประจุที่เพิ่มขึ้น^{[ 3 ]}

อิเล็กโทรไลต์พอลิเมอร์เจลที่ใช้พอลิ(เอทิลีนออกไซด์) (PEO) ได้รับการศึกษามากที่สุดเนื่องจากเข้ากันได้กับอิเล็กโทรดลิเธียม อย่างไรก็ตาม การทำให้ PEO อ่อนตัวลงจะลดความแข็งแรงเชิงกลของอิเล็กโทรไลต์เหล่านี้ อิเล็กโทรไลต์พอลิเมอร์เจลที่รวม PEO กับพอลิเมอร์ที่มีความแข็งแรงเชิงกลสูง เช่น พอลิ(ไวนิลิดีนฟลูออไรด์) (PVDF) จะได้รับประโยชน์จากความแข็งแรงเชิงกลที่ดีขึ้นในขณะที่ยังคงรักษาคุณสมบัติทางเคมีไฟฟ้าที่ดีของ PEO ไว้ได้^{[ 14 ]}ความแข็งแรงดึงทั่วไปสำหรับอิเล็กโทรไลต์พอลิเมอร์เจลอยู่ที่ประมาณ 0.5 MPa ในขณะที่ความแข็งแรงครากและความแข็งแรงเฉือนทั่วไปอยู่ที่ประมาณ 1 MPa ค่าโมดูลัสยืดหยุ่นทั่วไปสำหรับอิเล็กโทรไลต์พอลิเมอร์เจลคือ 10 MPa ซึ่งต่ำกว่าอิเล็กโทรไลต์เหลวทั่วไปถึงสองอันดับ^{[ 15 ]}

อิเล็กโทรไลต์พอลิเมอร์เจลยังแสดงให้เห็นถึงการใช้งานเฉพาะสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเพื่อทดแทนอิเล็กโทรไลต์เหลวอินทรีย์ในปัจจุบัน อิเล็กโทรไลต์ประเภทนี้ยังแสดงให้เห็นว่าสามารถเตรียมได้จากพอลิเมอร์หมุนเวียนและย่อยสลายได้ ในขณะที่ยังคงสามารถบรรเทาปัญหาปัจจุบันที่ส่วนต่อประสานระหว่างแคโทดและอิเล็กโทรไลต์ได้^{[ 16 ]}

อิเล็กโทรไลต์พอลิเมอร์ของแข็ง (เรียกอีกอย่างว่าอิเล็กโทรไลต์พอลิเมอร์ของแข็ง^{[ 17 ]}หรืออิเล็กโทรไลต์พอลิเมอร์ที่ปราศจากตัวทำละลาย^{[ 18 ]} ) เกิดจากการประสานของ เกลือ อนินทรีย์กับเมทริกซ์พอลิเมอร์ การใช้ศักยภาพส่งผลให้เกิดการแลกเปลี่ยนไอออนผ่านการประสานการคลายการประสาน และการประสานใหม่ตามแนวพอลิเมอร์^{[ 2 ]}ประสิทธิภาพของเซลล์ไฟฟ้าเคมีได้รับอิทธิพลจากกิจกรรมของเกลือ ศักยภาพระหว่างเฟสและการขนส่งประจุผ่านอิเล็กโทรไลต์ได้รับผลกระทบ^{[ 1 ] [ 2 ]}อิเล็กโทรไลต์พอลิเมอร์ของแข็งยังถูกนำมาใช้ในการประมวลผล เวเฟอร์ แกลเลียมไนไตรด์โดยการจัดหาวิธีที่ปราศจากของเหลวและรังสีในการออกซิไดซ์พื้นผิวของเวเฟอร์แกลเลียมไนไตรด์เพื่อให้สามารถขัดเวเฟอร์ได้ง่ายกว่าวิธีการก่อนหน้านี้^{[ 19 ]}

งานวิจัยล่าสุดมุ่งเน้นไปที่การกำหนดลักษณะพลวัตของอิเล็กโทรไลต์โพลิเมอร์แข็ง (SPEs) รวมถึงเลขการถ่ายโอน ความแข็งแรงของการประสานงาน และการนำไฟฟ้า^{[ 20 ]}ใน SPEs ไอออนบวกจะเคลื่อนที่ผ่านตัวกลางอิเล็กโทรไลต์ โดยได้รับแรงขับเคลื่อนจากสนามไฟฟ้าระหว่างขั้วบวกและขั้วลบ การเคลื่อนที่นี้เกี่ยวข้องกับการก่อตัวของสารประกอบโพลิเมอร์-เกลือ และตามมาด้วยการเคลื่อนที่เฉพาะที่ของส่วนโพลิเมอร์ รวมถึงการกระโดดของไอออนระหว่างและภายในสายโซ่ระหว่างตำแหน่งการประสานงาน^{[ 21 ]}โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การขนส่งไอออนใน SPEs สามารถอธิบายได้ว่าเป็นกระบวนการแลกเปลี่ยนลิแกนด์ภายในโครงสร้างการประสานงานของไอออนบวก^{[ 22 ]}ดังนั้น โครงสร้างการประสานงานจึงมีผลกระทบอย่างมากต่อการมีส่วนร่วมของไอออนบวกต่อการนำไฟฟ้าทั้งหมด

อิเล็กโทรไลต์พอลิเมอร์แบบพลาสติไซเซอร์คือเมทริกซ์พอลิเมอร์ที่มีพลาสติไซเซอร์ผสมอยู่ ซึ่งช่วยเพิ่มการนำไฟฟ้าของไอออนโดยการลด ปฏิสัมพันธ์ ภายในและระหว่างสายโซ่ที่แข่งขันกับปฏิสัมพันธ์ระหว่างไอออนกับพอลิเมอร์^{[ 2 ]}ปรากฏการณ์ที่คล้ายคลึงกับที่กล่าวถึงก่อนหน้านี้เกี่ยวกับอิเล็กโทรไลต์เจลพอลิเมอร์นั้นพบได้ในอิเล็กโทรไลต์พอลิเมอร์แบบพลาสติไซเซอร์ การเติมพลาสติไซเซอร์จะลดอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะแก้วของพอลิเมอร์และเพิ่มการแตกตัวของเกลือเข้าไปในเมทริกซ์พอลิเมอร์อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งจะเพิ่มความสามารถของอิเล็กโทรไลต์พอลิเมอร์ในการขนส่งไอออน^{[ 1 ] [ 2 ]}ข้อจำกัดประการหนึ่งของการผสมพลาสติไซเซอร์คือการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางกลของพอลิเมอร์ การลดลงของความเป็นผลึกของพอลิเมอร์จะทำให้ความแข็งแรงทางกลลดลงที่อุณหภูมิห้อง^{[ 2 ]}พลาสติไซเซอร์ยังปรับเปลี่ยนคุณสมบัติของอิเล็กโทรไลต์พอลิเมอร์อื่นๆ นอกเหนือจากการนำไฟฟ้า เช่น ส่งผลต่อเวลาในการชาร์จ/คายประจุและเพิ่มความจุ^{[ 23 ]}

อิเล็กโทรไลต์พอลิเมอร์ คอมโพสิตเป็นเมทริกซ์พอลิเมอร์ที่ประกอบด้วยฟิลเลอร์อนินทรีย์ซึ่งเฉื่อยทางเคมี แต่มีค่าคงที่ไดอิเล็กตริกสูงเพื่อเพิ่มการนำไฟฟ้าของไอออนโดยการยับยั้งการก่อตัวของคู่ไอออนในเมทริกซ์พอลิเมอร์^{[ 2 ]}ได้มีการแสดงให้เห็นแล้วว่าการผสมอิเล็กโทรไลต์พอลิเมอร์กับฟิลเลอร์อนินทรีย์ทำให้ได้วัสดุคอมโพสิตที่มีคุณสมบัติมากกว่าผลรวมของคุณสมบัติของส่วนประกอบแต่ละชนิด^{[ 2 ] [ 5 ]}โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การนำไฟฟ้าของไอออนในอิเล็กโทรไลต์พอลิเมอร์นั้นต่ำ (เมื่อเทียบกับอิเล็กโทรไลต์ในสถานะของเหลวและของแข็ง) แต่การผสมกับวัสดุอนินทรีย์ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าช่วยเพิ่มการเคลื่อนที่ของไอออนและการนำไฟฟ้าของอิเล็กโทรไลต์พอลิเมอร์ ประโยชน์เพิ่มเติมคือคุณสมบัติที่พึงประสงค์ของพอลิเมอร์ยังคงอยู่ โดยเฉพาะอย่างยิ่งความแข็งแรงเชิงกล^{[ 2 ]}

วัสดุ เซรามิก_เช่น SiO2 , _Al2O3และ TiO2 เป็น วัสดุตัวเติมที่ _{นิยม ใช้ซึ่งจะช่วยปรับปรุง คุณสมบัติ} ทางกลของอิเล็กโทรไลต์คอมโพสิต เพิ่มจำนวนการถ่ายโอนลิ เธียมไอออน และปรับปรุงการนำไฟฟ้าไอออน การนำไฟฟ้าที่ดีขึ้นนั้นมาจากการลดลงของความเป็นผลึกของวัสดุ อย่างไรก็ตาม วัสดุตัวเติมเซรามิกเหล่านี้เองนั้นเปราะและมีค่าคงที่ไดอิเล็กตริกต่ำอนุภาคโครงสร้างโลหะอินทรีย์ (MOF) สามารถใช้เป็นวัสดุตัวเติมได้เช่นกัน เนื่องจากมีพื้นที่ผิวสูงและมีความเสถียรทางเคมีและความร้อนสูงโบรอนไนไตรด์ 2 มิติ เป็นวัสดุตัวเติมที่มีศักยภาพเนื่องจากมีความแข็งแรงทางกลสูงซึ่งเกิดจากการปรับเปลี่ยนเมมเบรนอิเล็กโทรไลต์^{[ 24 ]}

กลไกการขนส่งไอออนจะเน้นไปที่การขนส่งแคตไอออนเป็นหลัก เนื่องจากการใช้พอลิเมอร์นำไฟฟ้าแคตไอออนเป็นหัวข้อที่ได้รับความสนใจทางวิชาการมากขึ้น อันเนื่องมาจากการใช้งานแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนอย่างแพร่หลาย และความพยายามอื่นๆ ที่มุ่งพัฒนาแบตเตอรี่ไอออนโลหะหลายวาเลนซ์ เช่นแมกนีเซียม^{[ 1 ] [ 11 ]}การนำไฟฟ้าของไอออนขึ้นอยู่กับความเข้มข้นที่มีประสิทธิภาพของไอออนเคลื่อนที่ (ไอออนอิสระ) ประจุไฟฟ้า และความสามารถใน การเคลื่อนที่ของไอออน ความสามารถในการเคลื่อนที่ของไอออนถูกกำหนดให้เป็นความสามารถของไอออนในการเคลื่อนที่ระหว่างกลุ่มขั้วตามความยาวของสายโซ่หลักของพอลิเมอร์^{[ 3 ] [ 11 ]}

การขนส่งไอออนมีสองวิธี ได้แก่ โดยศักย์เคมี ( การแพร่ ) และโดยศักย์ไฟฟ้าไอออนจะแบ่งตัวระหว่างเฟสต่างๆ ของอิเล็กโทรไลต์ และแพร่ไปตามค่าการนำไฟฟ้าของไอออน ค่าสัมประสิทธิ์การแพร่ของเกลือในอิเล็กโทรไลต์ และเลขการถ่ายโอนของแคตไอออน^{[ 1 ]}การขนส่งไอออนยังถูกควบคุมโดยความชันของศักย์ไฟฟ้าทั่วทั้งเซลล์ด้วย^{[ 2 ]}

การพึ่งพาอุณหภูมิของอิเล็กโทรไลต์ส่งผลต่อประสิทธิภาพในช่วงอุณหภูมิต่างๆ อุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะเป็นแก้วถือเป็นจุดสำคัญของประสิทธิภาพ^{[ 1 ]}ที่อุณหภูมิเท่ากับหรือสูงกว่าอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะเป็นแก้ว เชื่อกันว่าการเคลื่อนที่ของโซ่จะสร้างปริมาตรว่างที่ไอออนสามารถเคลื่อนที่ผ่านได้ด้วยความช่วยเหลือจากการประสานงานที่อ่อนแอและไม่เสถียรระหว่างไอออนและส่วนต่างๆ ของโซ่พอลิเมอร์^{[ 3 ]}ในการใช้งานบางอย่าง จำเป็นต้องใช้ฟิล์มบางของอิเล็กโทรไลต์พอลิเมอร์ ซึ่งจำเป็นต้องควบคุมสัณฐานวิทยาและคุณสมบัติอย่างระมัดระวังเนื่องจากความเบี่ยงเบนในอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะเป็นแก้วและคุณสมบัติทางกลอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องกับฟิล์มบางๆ ของอิเล็กโทรไลต์พอลิเมอร์อสัณฐาน^{[ 25 ]}

การขนส่งไอออนได้รับผลกระทบจากความเข้มข้นของไอออนตรงข้ามและความสามารถของสายโซ่พอลิเมอร์ในการเคลื่อนที่^{[ 1 ]}โดยทั่วไปเชื่อกันว่ายิ่งเมทริกซ์พอลิเมอร์มีความสามารถในการเคลื่อนที่มากเท่าใด การนำไฟฟ้าของไอออนก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น อย่างไรก็ตาม เรื่องนี้ยังไม่เป็นที่เข้าใจอย่างถ่องแท้ เนื่องจากพบว่าอิเล็กโทรไลต์พอลิเมอร์ผลึกมีการนำไฟฟ้ามากกว่าอิเล็กโทรไลต์ชนิดเดียวกันที่เป็นอสัณฐาน เชื่อกันว่ามีโหมดการขนส่งไอออนหลายโหมด ในอิเล็กโทรไลต์พอลิเมอร์ผลึก การจัดเรียงตัวของสายโซ่จะส่งเสริมการก่อตัวของ "อุโมงค์" ระหว่างสายโซ่ ซึ่งไอออนที่สนใจสามารถกระโดดระหว่างตำแหน่งการประสานงานได้ ในขณะที่ไอออนตรงข้ามเคลื่อนที่ไปตามสายโซ่พอลิเมอร์^{[ 3 ]}อุโมงค์เหล่านี้ช่วยให้สามารถควบคุมการไหลของแอนไอออนและแคตไอออนในอิเล็กโทรไลต์พอลิเมอร์ผลึกได้ เนื่องจากโดเมนผลึกที่มีระเบียบสูงจะเลือกไอออนหนึ่งและกีดกันไอออนตรงข้าม ทำให้สามารถแยกไอออนทั้งสองออกจากกันได้^{[ 26 ]}ซึ่งสามารถเพิ่มการนำไฟฟ้าในอิเล็กโทรไลต์พอลิเมอร์ผลึกได้ ในพอลิเมอร์อสัณฐานที่แสดงการนำไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้น มีการเสนอว่าลักษณะอสัณฐานช่วยให้การเคลื่อนที่ของโซ่เพิ่มขึ้น และสิ่งนี้จะเพิ่มการเคลื่อนที่ของไอออนเนื่องจากการประสานงานของพวกมันเป็นชั่วคราว^{[ 3 ] [ 4 ]}ภาพที่อยู่ติดกันแสดงให้เห็นกลไกที่เป็นไปได้สำหรับการขนส่งไอออนผ่านการเรียงลำดับโซ่ระยะสั้นและการเคลื่อนที่ในบริเวณอสัณฐานของอิเล็กโทรไลต์พอลิเมอร์

มีหลายปัจจัยที่ต้องปรับให้เหมาะสมในการออกแบบอิเล็กโทรไลต์พอลิเมอร์ เช่น การนำไฟฟ้าของไอออน ความแข็งแรงเชิงกล และความเฉื่อยทางเคมี^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]}โดยทั่วไป คุณสมบัติเหล่านี้จะถูกกำหนดลักษณะโดยใช้เทคนิคต่างๆ ที่มีอยู่และถูกนำมาใช้แล้วในการกำหนดลักษณะของพอลิเมอร์นำไฟฟ้า

สเปกโทรสโกปีอิมพีแดนซ์เชิงซ้อนหรือที่รู้จักกันในชื่อสเปกโทรสโกปีไดอิเล็กทริก ช่วยให้สามารถกำหนดลักษณะการนำไฟฟ้าและค่าสภาพยอมทางไฟฟ้าของอิเล็กโทรไลต์พอลิเมอร์ทั้งแบบไม่เป็นเนื้อเดียวกันและเป็นเนื้อเดียวกัน ได้ ^{[ 1 ]}เทคนิคนี้มีประโยชน์ในการกำหนดลักษณะสมบัติทางไฟฟ้าของวัสดุที่เป็นก้อน และสามารถแยกแยะความแตกต่างระหว่างสมบัติทางไฟฟ้าของอิเล็กโทรไลต์ที่เป็นก้อนและสมบัติทางไฟฟ้าที่ส่วนต่อประสานของอิเล็กโทรไลต์กับอิเล็กโทรดได้^{[ 1 ] [ 2 ]}สามารถวัดลักษณะสำคัญหลายประการได้ รวมถึงอิมพีแดนซ์ แอดมิตแทนซ์ โมดูลัส และค่าสภาพยอมทางไฟฟ้า (ค่าคงที่ไดอิเล็กทริกและการสูญเสีย) สเปกโทรสโกปีอิมพีแดนซ์เชิงซ้อนยังถูกนำมาใช้เพื่อทำความเข้าใจว่าสารเจือปนและพารามิเตอร์ของอิเล็กโทรดส่งผลต่อค่าสภาพยอมทางไฟฟ้าอย่างไร งานวิจัยล่าสุดมุ่งเน้นไปที่การตรวจสอบการผ่อนคลายการนำไฟฟ้าของอิเล็กโทรไลต์พอลิเมอร์โดยพิจารณาจากการนำไฟฟ้าและพารามิเตอร์ของอิเล็กโทรด^{[ 2 ]}

การกำหนดอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะของแก้ว และวิธีการกำหนดลักษณะสมบัติเชิงกลของอิเล็กโทรไลต์พอลิเมอร์ก็มีประโยชน์เช่นกัน กลไกการนำไฟฟ้าของไอออนบางส่วนที่เสนอมีความเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนสถานะของแก้ว^{[ 1 ]}วิธีการกำหนดลักษณะทางความร้อนอื่นๆ ได้แก่แคลอริเมตรีแบบสแกนดิฟเฟอเรนเชียลการวิเคราะห์เทอร์โมกราวิเมตริกและวิธีการที่ใช้ในการกำหนดลักษณะอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เฉพาะที่อาจนำวัสดุเหล่านี้ไปใช้^{[ 27 ]}

อิเล็กโทรไลต์พอลิเมอร์แตกต่างจากอิเล็กโทรไลต์อนินทรีย์ของแข็งและของเหลว และมีข้อดีหลายประการ ได้แก่ความยืดหยุ่นการแปรรูป ความทนทาน และความปลอดภัย อิเล็กโทรไลต์อนินทรีย์และของเหลวแบบดั้งเดิมนั้นแข็งหรือไม่สามารถทำงานได้ในสถานการณ์ที่ต้องการแรงดึงหรือแรงดัดสูง ซึ่งอาจทำให้อิเล็กโทรไลต์หรือภาชนะบรรจุอิเล็กโทรไลต์แตกหักได้ พอลิเมอร์ซึ่งโดยทั่วไปผสมกับพลาสติไซเซอร์ไม่มีปัญหาดังกล่าว ทำให้มีความน่าสนใจมากขึ้น^{[ 2 ] [ 3 ]}นอกจากนี้ การแปรรูปพอลิเมอร์ที่เข้ากันได้ยังส่งผลให้การออกแบบและการสร้างเซลล์เคมีง่ายขึ้น อิเล็กโทรไลต์พอลิเมอร์ยังต้านทานการเปลี่ยนแปลงปริมาตรของอิเล็กโทรดที่เกี่ยวข้องกับการชาร์จและการคายประจุของเซลล์ ในส่วนนี้ อิเล็กโทรไลต์พอลิเมอร์ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าสามารถต้านทานการเกิดเดนไดรต์ ที่ทำลายล้าง ในแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน ได้ดีกว่า ^{[ 1 ] [ 10 ]} โม ดูลัสเฉือนของอิเล็กโทรไลต์พอลิเมอร์สูงกว่าโลหะลิเธียม ซึ่งช่วยป้องกันการเติบโตของเดนไดรต์ อิเล็กโทรไลต์พอลิเมอร์ผสมที่เตรียมจากพอลิเมอร์แบบแก้วและแบบยางได้รับการพิสูจน์แล้วว่าสามารถหยุดการก่อตัวของเดนไดรต์ได้เกือบทั้งหมด แต่มีข้อจำกัดในเรื่องการนำไฟฟ้า^{[ 28 ]}ในที่สุด อิเล็กโทรไลต์พอลิเมอร์ก็ค่อนข้างปลอดภัยเมื่อเทียบกับแบตเตอรี่แบบของเหลวและแบบของแข็ง^{[ 2 ] [ 3 ]}โดยทั่วไป อิเล็กโทรไลต์เหล่านี้มีปฏิกิริยาสูงในอากาศและติดไฟได้ โดยทั่วไป มีการพิสูจน์แล้วว่าอิเล็กโทรไลต์พอลิเมอร์หลายชนิดทนต่อการเสื่อมสภาพในอากาศและทนต่อการเผาไหม้^{[ 2 ] [ 3 ]}

ความสนใจส่วนใหญ่ในอิเล็กโทรไลต์พอลิเมอร์เกิดจากความยืดหยุ่นและความปลอดภัยที่เพิ่มขึ้นเมื่อเทียบกับอิเล็กโทรไลต์อนินทรีย์และของเหลวที่ใช้ในแบตเตอรี่^{[ 1 ]}อิเล็กโทรไลต์ของแข็งและคอมโพสิตช่วยให้สามารถพัฒนาแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนของแข็งได้ นอกจากนี้ยังพบว่าการก่อตัวของเดนไดรต์ถูกจำกัดโดยอิเล็กโทรไลต์พอลิเมอร์เนื่องจากความสามารถในการช่วยหยุดการเติบโตของผลึกลิเธียมที่ตกตะกอนจากอิเล็กโทรไลต์^{[ 1 ] [ 10 ]}ประสิทธิภาพของพอลิเมอร์ที่แตกต่างกันทำให้อิเล็กโทรไลต์พอลิเมอร์บางชนิดเป็นตัวเลือกที่ดีกว่าชนิดอื่นสำหรับการรวมเข้ากับเซลล์เฉพาะ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 6 ]}

เยื่อพอลิเมอร์นำไฟฟ้าเป็นพื้นที่การใช้งานที่กำลังเติบโตสำหรับอิเล็กโทรไลต์พอลิเมอร์ โดยทั่วไปเยื่อเหล่านี้ต้องการการนำไฟฟ้าไอออนสูง การซึมผ่านต่ำ ความเสถียรต่อความร้อนและไฮโดรไล ซิส และความเสถียรทางสัณฐานวิทยาและเชิงกล^{[ 8 ] [ 11 ]}ตัวอย่างของเยื่อที่ทำจากตัวกั้นแบบเลือกได้ของพอลิเมอร์นำไฟฟ้าในไมเซลล์อเนกประสงค์^{[ 11 ]}การใช้งานอิเล็กโทรไลต์พอลิเมอร์ในเซลล์เชื้อเพลิงมักใช้ เยื่อ กรดเพอร์ฟลูออโรซัลโฟนิกที่สามารถนำโปรตอนแบบเลือกได้จากแอโนดไปยังแคโทด เซลล์เชื้อเพลิงดังกล่าวสามารถสร้างพลังงานไฟฟ้าจากเชื้อเพลิงไฮโดรเจนหรือเมทานอล ได้ ^{[ 8 ]}อย่างไรก็ตาม เยื่อพอลิเมอร์นำไฟฟ้าในปัจจุบันมีข้อจำกัดเนื่องจากต้องใช้ความชื้นและประสบปัญหาด้านความทนทานที่เกี่ยวข้องกับคุณสมบัติเชิงกล^{[ 8 ] [ 11 ]}การมีอยู่ของอิเล็กโทรไลต์พอลิเมอร์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่เป็นของแข็ง ช่วยลดความหนาของอุปกรณ์และระยะการขนส่งมวลที่สั้นลง ซึ่งส่งผลให้ประสิทธิภาพของเซลล์โดยรวมดีขึ้นกว่าอุปกรณ์ที่มีอิเล็กโทรไลต์อื่นๆ^{[ 29 ]}

อิเล็กโทรไลต์พอลิเมอร์ยังถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในตัวเก็บประจุ ตัวเก็บประจุแบบพลาสติกทั้งหมดสามารถเตรียมได้โดยการประกบอิเล็กโทรไลต์พอลิเมอร์แบบของแข็งไว้ระหว่างอิเล็กโทรดพลาสติกสองตัว หรือผ่านการเชื่อมต่ออิเล็กโทรดด้วยอิเล็กโทรไลต์ของเหลวไอ ออนิกพอลิเมอร์ ^{[ 30 ]}ส่วนผสมของอิเล็กโทรไลต์พอลิเมอร์ เช่น โพลี(ไวนิลแอลกอฮอล์) และโพลี(ไคโตซาน) แสดงให้เห็นถึงความจุและความเสถียรสูง และเป็นทางเลือกที่เป็นประโยชน์สำหรับตัวเก็บประจุที่เตรียมด้วยวัสดุที่ไวต่อทรัพยากรมากกว่า^{[ 31 ]}