細(xì)菌纖維素（BC）作為一種自然界含量豐富,對環(huán)境友好的天然納米纖維材料,已經(jīng)引起了各領(lǐng)域?qū)W者的關(guān)注。BC是通過細(xì)菌分解D-葡萄糖產(chǎn)生的一系列連續(xù)寬度為50-80nm、厚度為3-8nm的纖維,組成的三維多孔微型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的帶狀物。BC具有高的純度和結(jié)晶度、優(yōu)異的吸水性和機械穩(wěn)定性以及良好的生物親和性等性能,其高的長徑比和含量豐富的羥基可以通過較強的相互作用輕松地負(fù)載不同納米結(jié)構(gòu)物質(zhì)（例如無機和導(dǎo)電高分子納米粒子或納米纖維）。本論文利用BC膜為基材,通過負(fù)載埃洛石（HNTs）或芳綸納米纖維（ANFs）來制備復(fù)合膜,或通過TEMPO氧化后來制膜。主要研究內(nèi)容如下:（1）利用BC膜為基底,添加無機填料HNTs,均勻混合后通過真空抽濾制備BC/HNTs復(fù)合膜。實驗測試結(jié)果表明:當(dāng)HNTs與BC的質(zhì)量比為1:150時,制備的BC/HNTs-150復(fù)合膜離子電導(dǎo)率可達到5.13m S?cm^-1,孔隙率達到83.0%,吸液率達到369%,拉伸強度達到84.4MPa,遠(yuǎn)高于純BC膜,在0.2C的倍率下充放電,裝有BC/HNTs-150復(fù)合膜的鋰離子電池（LIBs）放電容量達到162 ... 

【文章來源】：武漢紡織大學(xué)湖北省

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

LIBs內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖[1]

武漢紡織大學(xué)碩士學(xué)位論文21.2鋰離子電池的簡介LIBs因為其無記憶效應(yīng)、低自放電、高能量密度、高運行電壓和長循環(huán)壽命等特點[2-4]，不僅可以使用于移動設(shè)備像筆記本電腦、手機和數(shù)碼相機，還可以應(yīng)用于智能能源像智能汽車、大功率電力電池和柔性/可穿戴電子設(shè)備[5-9]，變成一種最有前途和最重要的能源儲存技術(shù)。LIBs作為現(xiàn)代高性能電池的代表，是一種可循環(huán)充放電的電池，內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由正極、隔膜、負(fù)極、電解質(zhì)構(gòu)成，其工作原理是通過鋰離子在正負(fù)極之間移動來實現(xiàn)充放電，如圖1.2所示，當(dāng)電池帶電時，一個外部電源運行，正極材料被氧化，同時，陰極被還原[7]。在這個過程，鋰離子從陽極到陰極穿過電解質(zhì)和隔膜。同時，平衡電子穿過外部電路并被接收從而使電極達到平衡。相反，放電期間，鋰離子通過膜從陰極移動到陽極。為達到電極平衡，電子從外部電路穿過，從而完成放電。圖1.2LIBs內(nèi)部工作原理[7]Fig.1.2InternalworkingprincipleofLIBs[7]LIBs中正極材料的使用多為鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰等，負(fù)極材料選取的是石墨，近似石墨結(jié)構(gòu)的碳，金屬鋰等，電解質(zhì)則以LiPF6、LiClO4等鋰鹽居多，隔膜的選用多為一種經(jīng)特殊成型的高分子微孔薄膜。正負(fù)極及電解質(zhì)的選取，都決定著電池內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)的進行，直接影響在電池的性能，盡管隔膜不能直接參與電池內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)，但它的性質(zhì)與架構(gòu)也是影響電池性能的關(guān)鍵因素，包括能量密度、功率密度、安全和使用壽命。隔膜有兩個關(guān)鍵規(guī)則，一方面是安全，為了避免短路，隔膜在正極負(fù)極之間避免電極間物理接觸。另一方面是性能，隔膜用作高速通道，確保有效離子通過。因此隔膜的性能和結(jié)構(gòu)是決定電池性能和安全性的關(guān)鍵。為了獲得新一代高性能和高安全電池，一些制備新型隔膜的研究已經(jīng)開展。

投嗖隳ち街?jǐn)S嘈停?羆虻サ奈⒖啄だ嘈褪?單層膜，單層膜可以由不同的聚合物材料制成。但單層膜難以同時獲得最佳的機械強度，耐熱性和電化學(xué)性能。為了克服這個缺點，研究人員廣泛研究了不同的聚合物，發(fā)現(xiàn)將不同種類，在某些方面有優(yōu)異性能的單層膜結(jié)合在一起，會產(chǎn)生出乎意料的現(xiàn)象，這就出現(xiàn)了多層膜。微孔膜有著兩種不同的制造方法：濕法和干法。兩種制造方法基本上都包括了用于制備聚合物薄膜的擠出工藝和用于形成多孔結(jié)構(gòu)的拉伸工藝[11-29]。干法制得的微孔膜的形狀呈狹縫狀，而濕法制得的則顯示出相互連通的橢圓形孔。圖1.3比較了通過干法和濕法制備的微孔膜的微觀結(jié)構(gòu)。通過干法形成的膜由于其裂縫狀的多孔結(jié)構(gòu)而更適合于高功率密度電池。另一方面，通過濕法制得的膜具有不規(guī)則孔狀結(jié)構(gòu)更適合于循環(huán)壽命長的電池，因為相互連接的孔和曲折結(jié)構(gòu)有利于防止在充電和放電期間樹枝狀晶體的生長。圖1.3通過（a）干法和（b）濕法制備的微孔膜隔膜的SEM圖像[14]Fig.1.3SEMimageofmicroporousmembraneseparatorpreparedby(a)drymethodand(b)wetmethod[14]


本文編號：3089166