高安全鋰離子電池隔膜的制備及應(yīng)用基礎(chǔ)研究
發(fā)布時間：2021-08-09 06:58
隔膜作為鋰離子電池的重要組成部分,雖然沒有直接參與電池的電化學(xué)反應(yīng),但是卻對電池的安全性能和電化學(xué)性能有著重要影響。而目前商業(yè)化的聚烯烴隔膜存在著熱穩(wěn)定性低以及對電解液浸潤性差這兩大缺點。其較差的耐熱性,使得電池在過熱時,隔膜會發(fā)生收縮現(xiàn)象,導(dǎo)致電池短路甚至引發(fā)火災(zāi)。同時聚烯烴隔膜與電解液的相容性差,進一步會影響電解液的持有率與保有率,從而影響電池大倍率下的充放電性能和循環(huán)性能。這就限制了鋰離子電池從小型設(shè)備向電動車,大型能量存儲系統(tǒng)的應(yīng)用。更進一步的,聚烯烴隔膜必須配合易燃的液態(tài)電解液用于鋰離子電池,這就對鋰離子電池在高溫下的使用埋下了安全隱患。因此針對以上問題,本論文以鋰離子電池隔膜為研究對象,選取了以下兩種途徑來改善鋰離子電池的安全性能和電化學(xué)性能。一,提高隔膜自身的熱穩(wěn)定性。通過靜電紡絲法結(jié)合熱處理后制備得到了納米二氧化硅修飾的聚酰亞胺納米纖維膜（PI-SiO2）,同時對PI-SiO2膜進行了微觀形貌,孔隙率,電解液浸潤性,熱穩(wěn)定性和機械穩(wěn)定性的測試,進一步考察了PI-SiO2膜用于LiMn2
【文章來源】：華南理工大學(xué)廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：71 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
鋰離子電池工作原理示意圖
2 (a)PMMA 納米顆粒涂覆的 PE 隔膜[20]和(b)PEO 嫁接的 PP 隔膜[24]的 SEMTP 微膠囊涂覆的 PE 隔膜制備簡圖[25]；(d)使用 PMOTPA 涂覆的 PE 隔膜子電池充放電曲線[26]ure 1-2 The SEM images of (a) PMMA-coated PE separator and (b) PEO-graftparator; (c) the schematic of fabrication process of the DMTP microcapsule-coator; (d) the charge-discharge curves of lithium-ion batteries used the PMOTPAseparator巴胺是一種能夠在不同基底上發(fā)生自聚合反應(yīng)的有機物，因此被用來修膜。利用聚多巴胺自身的親水性將其附著在整個聚烯烴隔膜上，經(jīng)過聚多的聚烯烴膜的離子電導(dǎo)率有了極大的提升，電池的電化學(xué)性能也得到提巴胺的多功能性，其不僅可以作為涂覆層，還可以作為粘結(jié)劑用于涂層的黏結(jié)。將芳族聚酰胺的納米線利用多巴胺作為粘結(jié)劑涂覆在 PP 隔膜上
圖 1-3 (a)Al2O3顆粒涂覆的 PE 隔膜[34]；(b)ZrO2涂覆的 PE 隔膜[37]和(c)Al(OH)3涂覆的PE 隔膜的 SEM 圖Figure 1-3 The SEM images of (a) Al2O3-coated PE separator; (b) ZrO2-coated PE separator;and (c) Al(OH)3-coated PE separator（3）無機/有機材料混合涂覆聚烯烴隔膜利用無機/有機混合材料涂覆聚烯烴隔膜可以將無機材料與有機材料兩者的優(yōu)點集于一身。因此，研究者們希望通過這種方法同時改進聚烯烴隔膜的熱穩(wěn)定性和對電解液的浸潤性。Yang 等人[44]報道的以 SiO2為核，以 PMMA 為殼的納米顆粒（SiO2@PMMA）涂覆 PE 隔膜，提高了 PE 隔膜的機械性能以及浸潤性。隔膜機械性能的提升主要歸功于 SiO2顆粒，浸潤性的提高則源于 SiO2外層包裹的 PMMA，PMMA 與電解液的相容性優(yōu)于原始的 PE 膜。使用 SiO2@PMMA 涂覆的 PE 膜的鋰離子電池，在倍率性能以及安全性能方面都得到了提升。Shin 等人[45]報道了一種很薄的 3,4-乙烯二氧噻吩-聚乙二醇（PEDOT-PEG）與氟化鋁（AlF3）的混合涂層來涂覆 PE 隔膜。其中 PEDOT-PEG 相在
【參考文獻】：
博士論文
[1]基于石墨烯的高性能鋰離子電池負極材料的研究[D]. 蔡丹丹.華南理工大學(xué) 2014
[2]PEO基聚合物電解質(zhì)的改性制備與性能研究[D]. 齊德江.東北大學(xué) 2013
[3]磷酸鐵鋰正極材料的應(yīng)用基礎(chǔ)研究[D]. 阮艷莉.天津大學(xué) 2005
[4]尖晶石LiMn2O4的制備及其電池制作技術(shù)與性能研究[D]. 姚耀春.昆明理工大學(xué) 2005
碩士論文
[1]濕法無紡布型鋰離子電池隔膜材料的研究[D]. 陳繼偉.華南理工大學(xué) 2009
本文編號：3331606
【文章來源】：華南理工大學(xué)廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：71 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
鋰離子電池工作原理示意圖
2 (a)PMMA 納米顆粒涂覆的 PE 隔膜[20]和(b)PEO 嫁接的 PP 隔膜[24]的 SEMTP 微膠囊涂覆的 PE 隔膜制備簡圖[25]；(d)使用 PMOTPA 涂覆的 PE 隔膜子電池充放電曲線[26]ure 1-2 The SEM images of (a) PMMA-coated PE separator and (b) PEO-graftparator; (c) the schematic of fabrication process of the DMTP microcapsule-coator; (d) the charge-discharge curves of lithium-ion batteries used the PMOTPAseparator巴胺是一種能夠在不同基底上發(fā)生自聚合反應(yīng)的有機物，因此被用來修膜。利用聚多巴胺自身的親水性將其附著在整個聚烯烴隔膜上，經(jīng)過聚多的聚烯烴膜的離子電導(dǎo)率有了極大的提升，電池的電化學(xué)性能也得到提巴胺的多功能性，其不僅可以作為涂覆層，還可以作為粘結(jié)劑用于涂層的黏結(jié)。將芳族聚酰胺的納米線利用多巴胺作為粘結(jié)劑涂覆在 PP 隔膜上
圖 1-3 (a)Al2O3顆粒涂覆的 PE 隔膜[34]；(b)ZrO2涂覆的 PE 隔膜[37]和(c)Al(OH)3涂覆的PE 隔膜的 SEM 圖Figure 1-3 The SEM images of (a) Al2O3-coated PE separator; (b) ZrO2-coated PE separator;and (c) Al(OH)3-coated PE separator（3）無機/有機材料混合涂覆聚烯烴隔膜利用無機/有機混合材料涂覆聚烯烴隔膜可以將無機材料與有機材料兩者的優(yōu)點集于一身。因此，研究者們希望通過這種方法同時改進聚烯烴隔膜的熱穩(wěn)定性和對電解液的浸潤性。Yang 等人[44]報道的以 SiO2為核，以 PMMA 為殼的納米顆粒（SiO2@PMMA）涂覆 PE 隔膜，提高了 PE 隔膜的機械性能以及浸潤性。隔膜機械性能的提升主要歸功于 SiO2顆粒，浸潤性的提高則源于 SiO2外層包裹的 PMMA，PMMA 與電解液的相容性優(yōu)于原始的 PE 膜。使用 SiO2@PMMA 涂覆的 PE 膜的鋰離子電池，在倍率性能以及安全性能方面都得到了提升。Shin 等人[45]報道了一種很薄的 3,4-乙烯二氧噻吩-聚乙二醇（PEDOT-PEG）與氟化鋁（AlF3）的混合涂層來涂覆 PE 隔膜。其中 PEDOT-PEG 相在
【參考文獻】：
博士論文
[1]基于石墨烯的高性能鋰離子電池負極材料的研究[D]. 蔡丹丹.華南理工大學(xué) 2014
[2]PEO基聚合物電解質(zhì)的改性制備與性能研究[D]. 齊德江.東北大學(xué) 2013
[3]磷酸鐵鋰正極材料的應(yīng)用基礎(chǔ)研究[D]. 阮艷莉.天津大學(xué) 2005
[4]尖晶石LiMn2O4的制備及其電池制作技術(shù)與性能研究[D]. 姚耀春.昆明理工大學(xué) 2005
碩士論文
[1]濕法無紡布型鋰離子電池隔膜材料的研究[D]. 陳繼偉.華南理工大學(xué) 2009
本文編號：3331606
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