鋰離子電池技術正以驚人的速度蓬勃發(fā)展中,以其高容量、高壽命、無記憶等優(yōu)點,目前已經(jīng)成為電子產(chǎn)品應用最為廣泛的能源器件之一,甚至有望成為純電動汽車（EV）和混合動力電動汽車（HEV）等其他大功率器械的主要動力能源。隔膜作為鋰離子電池的重要組成部分,其性能的優(yōu)劣將會很大程度的影響著電池性能的好壞,這也一直是限制鋰離子電池進一步突破的瓶頸。聚烯烴材料隔膜其電化學穩(wěn)定性好、機械性能優(yōu)異、價格低廉等優(yōu)點一直以來占據(jù)著工業(yè)上鋰離子電池隔膜行業(yè)的市場主體,但是由于聚烯烴材料在結構上表現(xiàn)疏水性,形貌上表現(xiàn)孔隙率低導致鋰離子電池電化學性能低下,工藝上聚烯烴材料隔膜經(jīng)拉伸取向而來在高溫下分子鏈發(fā)生解取向造成收縮不均勻,加之材料上本身耐熱性能差嚴重影響了鋰離子電池的高溫安全性能。為了解決上述親水性和耐熱性兩大核心問題,本文通過新材料和新方法制備出一系列具有優(yōu)異性能的多孔隔膜或改性隔膜。深入探究了形貌結構對親水性的關系,親水性對鋰離子反應動力學的影響,和耐熱性對鋰離子安全性的作用,具體成果如下:針對商業(yè)聚烯烴隔膜孔隙率低以及孔徑小等缺陷,本文通過熱致相分離法制備出高密度聚乙烯（HDPE）多孔膜,并且為了優(yōu)化H... 

【文章頁數(shù)】：166 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 鋰離子電池發(fā)展概述
        1.2.1 鋰原電池
        1.2.2 鋰離子電池
    1.3 鋰離子電池隔膜發(fā)展概述
        1.3.1 鋰離子隔膜材料的種類
        1.3.2 鋰離子隔膜的制備工藝
        1.3.3 鋰離子隔膜的改性技術
    1.4 鋰離子電池隔膜存在的問題
    1.5 鋰離子電池隔膜發(fā)展趨勢
    1.6 本課題研究的目的和意義
    1.7 本課題研究的研究思路及內(nèi)容
        1.7.1 研究思路和方案
        1.7.2 研究內(nèi)容
第二章 高密度聚乙烯/甲基纖維素多孔隔膜的研究
    2.1 引言
    2.2 實驗
        2.2.1 實驗材料
        2.2.2 HDPE/MC共混多孔膜的制備
    2.3 HDPE/MC多孔膜的表征
    2.4 結果與討論
        2.4.1 不同MC含量對HDPE/MC/DOP體系下的熱力學相圖的影響
        2.4.2 HDPE/MC多孔膜的形貌
        2.4.3 MC的含量對HDPE多孔膜物理性能的影響
        2.4.4 共混多孔膜作為隔膜的物理參數(shù)及電化學性能
        2.4.5 共混多孔膜作為隔膜的磷酸鐵鋰基電池性能
    2.5 本章小結
第三章 多孔羥乙基纖維素氣凝膠涂層改性PP隔膜
    3.1 引言
    3.2 實驗
        3.2.1 實驗材料
        3.2.2 實驗儀器
        3.2.3 PP隔膜多巴胺改性的制備
        3.2.4 HEC涂層改性PP隔膜的制備
        3.2.5 多孔HEC涂層改性PP隔膜結構與性能表征
    3.3 結果與討論
        3.3.1 多巴胺和涂層改性PP隔膜的形貌
        3.3.2 HEC濃度對涂層改性PP隔膜形貌的影響
        3.3.3 HEC氣凝膠涂層改性PP隔膜的紅外分析
        3.3.4 HEC氣凝膠涂層改性PP隔膜的熱性能分析
        3.3.6 HEC氣凝膠涂層改性PP隔膜的吸液率
        3.3.7 HEC氣凝膠涂層改性PP隔膜的電化學穩(wěn)定性
        3.3.8 HEC氣凝膠涂層改性PP隔膜的離子導電率
        3.3.9 HEC氣凝膠涂層改性PP隔膜的Li~+遷移率
        3.3.10 HEC氣凝膠涂層改性PP隔膜的電池性能
    3.4 本章小結
第四章 氧化石墨烯基多孔隔膜的研究
    4.1 引言
    4.2 實驗
        4.2.1 實驗材料
        4.2.2 實驗儀器
        4.2.3 氧化石墨烯的制備
        4.2.4 合成超支化聚醚多元醇
        4.2.5 合成聚苯乙烯乳液
        4.2.6 GO接枝HBPE的制備
        4.2.7 氧化石墨烯基多孔膜的制備
        4.2.8 GO-g-HBPE多孔膜結構與性能表征
    4.3 結果與討論
        4.3.1 GO及GO-g-HBPE多孔膜的形貌
        4.3.2 GO膜及GO多孔膜的形貌
        4.3.3 HBPE的核磁表征
        4.3.4 GO、HBPE和GO-g-HBPE的紅外測試
        4.3.5 GO及GO-g-HBPE的XPS
        4.3.6 GO及GO-g-HBPE的固體核磁
        4.3.7 GO及GO-g-HBPE的晶體結構
        4.3.8 GO及GO-g-HBPE的熱性能
        4.3.9 GO-g-HBPE多孔膜的電化學穩(wěn)定性
        4.3.10 GO-g-HBPE多孔膜的隔膜性能
        4.3.11 GO-g-HBPE多孔膜的電池性能
    4.4 本章小結
第五章 雙功能熱關斷涂層的制備和改性的研究
    5.1 引言
    5.2 實驗
        5.2.1 實驗材料
        5.2.2 實驗儀器
        5.2.3 雙功能熱關斷涂層的制備
        5.2.4 雙功能熱關斷涂層的結構與性能表征
    5.3 結果與討論
        5.3.1 SiO_2及PS-co-PBA@SiO_2涂層隔膜的形貌
        5.3.2 SiO_2及PS-co-PBA@SiO_2顆粒的紅外測試
        5.3.3 PS-co-PBA@SiO_2顆粒的T_g測試
        5.3.4 涂層隔膜的熱性能
        5.3.5 涂層隔膜的隔膜性能
        5.3.6 涂層隔膜的電池性能
    5.4 本章小結
第六章 論文的主要結論及期望
    6.1 主要結論
    6.2 進一步工作展望
參考文獻
攻讀碩博學位期間發(fā)表的論文及專利
攻讀碩博學位期間參加的科研項目
致謝



本文編號：3707182