攜式電子設(shè)備、電動汽車和大規(guī)模儲能系統(tǒng)的快速發(fā)展對高能量密度和長循環(huán)壽命鋰離子電池提出了更高的要求,其中,隔膜和負極材料是制約鋰離子電池性能的關(guān)鍵。本文主要以聚偏氟乙烯（PVDF）和埃洛石（HNT）為基本原料,采用相轉(zhuǎn)移法制備出HNT/PVDF復合物隔膜。XRD和FTIR測試結(jié)果表明,HNT已經(jīng)摻入到PVDF基質(zhì)中。之后,重點研究HNT對隔膜結(jié)晶度,形貌和電化學性能的影響。DSC測試結(jié)果表明,隨著HNT含量的增加,HNT/PVDF復合物隔膜結(jié)晶度逐漸降低。SEM測試結(jié)果表明,隨著HNT含量的增加,HNT/PVDF復合物隔膜表面孔數(shù)量先增加后減少。當4 wt%HNT摻入后,制備的4-HNT/PVDF隔膜表面形成較多的孔,并且相應的孔隙率達到77.94%。這些孔不僅能夠有效地存儲電解液,而且有利于鋰離子快速傳輸。此外,將不同HNT含量的HNT/PVDF復合物隔膜應用于Li/LiFePO₄鋰離子電池,發(fā)現(xiàn)隨著HNT含量的提高,電池的放電比容量先增大后減小。當HNT含量達到4 wt%,4-HNT/PVDF隔膜組裝的電池表現(xiàn)出卓越的初始放電容量,循環(huán)性能和倍率性能。本文還以... 

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電池工作原理

第1章緒論9圖1.2室溫下和415°C高溫下硅的電化學脫鋰與嵌鋰曲線Figure1.2Delithiationandlithiationcurvesofsiliconat415°Candroomtemperature1.4選題意義及研究內(nèi)容當前，為了滿足便攜式電子設(shè)備，電動汽車和大規(guī)模儲能系統(tǒng)對高能量密度和長循環(huán)壽命的鋰離子電池的需求，促進了人們對可再充電鋰離子電池的隔膜和負極材料的進一步發(fā)展。隔膜的性能對鋰離子電池的安全性能及電池的比容量起到關(guān)鍵作用。盡管聚乙烯（PE），聚丙烯（PP）等隔膜已經(jīng)商用化，但是由于它們差的熱穩(wěn)定性和低孔隙率限制了它們在高性能鋰離子電池中的應用。因此，開發(fā)高孔隙率、吸液率和良好熱穩(wěn)定性的隔膜來彌補聚烯烴隔膜的缺點是當前需求。此外，對高能量密度的鋰離子電池的需求也促進了硅負極材料的發(fā)展。硅負極材料擁有高的比容量，低的電壓平臺以及豐富的來源而受到了廣泛的研究，然而硅負極材料在脫鋰和嵌鋰的過程中會產(chǎn)生大的體積膨脹導致SEI膜遭到破壞產(chǎn)生不可逆的容量損失。為了緩解上述問題，本實驗采用PVDF復合埃洛石（HNT）制備復合聚合物隔膜，以及使用珍珠巖制備硅納米顆粒以及多孔碳包覆型硅納米顆粒作為鋰離子電池硅負極，并分析其電化學性能。本文主要研究的內(nèi)容如下：（1）HNT/PVDF復合聚合物隔膜制備及電化學性能研究本實驗以PVDF為基質(zhì)，HNT作為無機納米填料，采用相轉(zhuǎn)移法制備HNT/PVDF復合物隔膜。探索HNT對HNT/PVDF復合物隔膜結(jié)晶度、形貌、吸液率、孔隙率、離子電導率和鋰離子遷移數(shù)的影響并確定HNT的最佳用量。此

第3章HNT/PVDF復合物隔膜制備及電化學性能研究19第3章HNT/PVDF復合物隔膜制備及電化學性能研究3.1HNT/PVDF復合物膜的制備本實驗在室溫下采用相轉(zhuǎn)移法制備HNT/PVDF復合物隔膜，相應的機理圖如圖3.1。首先，取適量的埃洛石溶解到4mLDMF中超聲2h使其分散。然后，稱取1.0gPVDF溶解到6mL的DMF中，將已分散的埃洛石加入到溶解的PVDF中攪拌4h�？刂艸NT與PVDF（wt/wt）質(zhì)量比為0:1，0.02:1，0.04:1，0.06:1，0.08:1并分別表示為PVDF，2-HNT/PVDF，4-HNT/PVDF，6-HNT/PVDF和8-HNT/PVDF。通過使用刮刀將所得混合溶液刮涂在玻璃板上，然后浸入去離子水中60s以獲得復合物隔膜并在真空干燥箱中60°C下干燥12h除去殘留的溶劑。圖3.1復合物隔膜的制備過程Figure3.1Preparationprocessofcompositemembranes3.2結(jié)果與分析3.2.1XRD分析與DSC分析圖3.2a展現(xiàn)的是HNT、PVDF隔膜和HNT/PVDF復合物隔膜的XRD�？梢郧逦目吹剑琀NT的特征衍射峰2θ=12.1°、20.1°、24.7°對應的晶面分別為（001）、（110）、（002）[97]。PVDF隔膜展現(xiàn)出半晶態(tài)結(jié)構(gòu)并且擁有特征峰2θ=20.4°所對


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