本文選題：鋰電池隔膜　切入點(diǎn)：纖維素　出處：《曲阜師范大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：鋰電池因具有高能量密度、無(wú)記憶效應(yīng)、輸出功率大、輸出電壓高、工作溫度寬以及循環(huán)壽命長(zhǎng)等特性而成為儲(chǔ)能技術(shù)研究的熱點(diǎn)。在鋰電池中,隔膜作用顯著,主要包括:分隔正負(fù)極,以防電池短路;保持電解液,形成離子通道;電池的內(nèi)部過(guò)熱時(shí),微孔收縮或閉合,以限制電流升高,保護(hù)電池。目前,國(guó)內(nèi)電池隔膜材料仍然主要依靠進(jìn)口,大部分隔膜市場(chǎng)被進(jìn)口隔膜產(chǎn)品所占領(lǐng)。因此,研究并制備出高熱穩(wěn)定性及各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)合格的隔膜,能夠有效的促進(jìn)國(guó)內(nèi)電池隔膜行業(yè)的發(fā)展。本研究以天然高分子材料纖維素為隔膜主要成分,采用共混、浸漬等方式制備出纖維素改性鋰電池隔膜。采用離子液體為溶劑,對(duì)纖維素和尼龍進(jìn)行溶解,研究了離子液體對(duì)纖維素和尼龍的溶解性能。利用掃描電鏡、X射線衍射儀、微機(jī)差熱天平等表征分析了再生纖維素膜和再生尼龍膜的形貌、晶型變化及熱穩(wěn)定性。結(jié)果表明,離子液體對(duì)纖維素和尼龍的溶解度分別為17.96%和11.58%,離子液體溶解纖維素和尼龍的最佳溫度和時(shí)間分別為90℃、150℃和2h、3h。溶解后纖維素膜的表面較為致密,沒(méi)有存在明顯的孔洞,晶型由纖維素?轉(zhuǎn)變成纖維素Ⅱ,并且在260℃以內(nèi)具有良好的熱穩(wěn)定性。再生尼龍膜表面出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)狀相連接的細(xì)小孔洞,其晶型未發(fā)生改變,在360℃以內(nèi)具有較好的穩(wěn)定性。采用離子液體為溶劑,對(duì)纖維素和尼龍進(jìn)行溶解,通過(guò)添加聚乙烯吡咯烷酮制備出尼龍/纖維素共混鑄膜液,并以無(wú)紡布為支撐底基,采用L-S相轉(zhuǎn)化法制備無(wú)紡布基纖維素/尼龍共混改性鋰電池隔膜�？疾炝死w維素濃、尼龍和添加劑濃度對(duì)隔膜的機(jī)械性能的影響,并對(duì)隔膜的吸液率、保液率、孔隙率物理性能等進(jìn)行了相應(yīng)的測(cè)試。對(duì)纖維素/尼龍共混膜的結(jié)構(gòu)、表面形貌及熱穩(wěn)定性等進(jìn)行了相應(yīng)的化學(xué)表征。最終確定隔膜制備的最佳條件:纖維素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%,尼龍的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%,添加劑PVPK30的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%。在此實(shí)驗(yàn)條件下,隔膜的機(jī)械強(qiáng)度可達(dá)63.12MPa,吸液率、保液率分別可達(dá)254.2%、88%,孔隙率可達(dá)53.4%。熱穩(wěn)定性能測(cè)試結(jié)果表明,200℃下,隔膜的熱收縮率僅為3%。FT-IR結(jié)果表明纖維素和尼龍的特征吸收峰均在纖維素/尼龍共混膜的紅外光譜中得到體現(xiàn),共混膜的兩組份間具有良好的相容性。SEM結(jié)果表明共混膜的表面與斷面分散著形狀不規(guī)則的孔狀結(jié)構(gòu),SEM與DSC結(jié)果表明纖維素與尼龍具有較好的相容性。XRD結(jié)果表明,共混后的纖維素與尼龍未發(fā)生晶型變化。TG結(jié)果表明共混膜具有較好的熱穩(wěn)定性。以水性聚氨酯為浸漬液,在不以無(wú)紡布為支撐底基的條件下對(duì)制備的共混膜進(jìn)行改性處理,制備出纖維素/尼龍共混膜浸漬改性鋰電池隔膜,探討了水性聚氨酯的固含量對(duì)改性鋰電池隔膜的機(jī)械強(qiáng)度、吸液率、保液率及孔隙率的影響,同時(shí)對(duì)改性后得到的鋰電池隔膜的結(jié)構(gòu)、表面形貌與熱穩(wěn)定性等進(jìn)行了相應(yīng)的化學(xué)表征。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,當(dāng)水性聚氨酯的固含量為30%時(shí),改性鋰電池隔膜的機(jī)械性能達(dá)到最大為43.93MPa,此條件下,隔膜的吸液率為214.7%、保液率為67.1%、孔隙率為43.2%。ATR-FTIR結(jié)果表明了本實(shí)驗(yàn)成功的對(duì)共混膜進(jìn)行了改性處理,SEM結(jié)果表明,改性后的得到的隔膜表面和斷面仍存在微小孔洞,TG結(jié)果表明,改性后得到的隔膜仍具有較好的熱穩(wěn)定性。熱穩(wěn)定性能測(cè)試結(jié)果表明,200℃下,隔膜的熱收縮率僅為2.8%。
[Abstract]:The results show that the solubility of cellulose and nylon is 17.96 % and 11.58 % . The experimental results show that the mechanical strength of the modified lithium battery diaphragm is up to 64.2 % , the liquid absorption rate and the porosity can reach 53.4 % . The results show that the surface and the cross section of the modified lithium battery have good compatibility . The results show that the membrane has good thermal stability . The results show that the membrane has good thermal stability . The results show that the thermal shrinkage of the membrane is only 2.8 % at 200 鈩，

本文編號(hào)：1678587