本文選題：鋰離子二次電池隔膜　切入點(diǎn)：微孔膜　出處：《南京大學(xué)》2016年碩士論文

【摘要】：鋰離子二次電池和其它電池相比,它的循環(huán)壽命更長(zhǎng)、能量密度更高、并且電池也更加輕便,除此以外安全可靠、快速的充電放電也是它的優(yōu)點(diǎn)。如今傳統(tǒng)鉛酸蓄電池和鎳鎘蓄電池已經(jīng)逐漸被性能優(yōu)異的鋰離子二次電池替代,鋰離子二次電池已經(jīng)成為動(dòng)力電池的主要選擇。作為鋰離子二次電池的核心部件,隔膜在電池中對(duì)電子絕緣,并且它允許電解液中正負(fù)離子自由通過(guò)從而使得離子可以正常傳導(dǎo),在電池溫度過(guò)高時(shí),隔膜還可以關(guān)閉自身孔洞,阻隔電流的傳導(dǎo),使電池停止工作,從而對(duì)電池起到一定的保護(hù)作用。隔膜的性能對(duì)于電池容量、循環(huán)壽命和安全性能起著重要的作用。根據(jù)物理、化學(xué)性質(zhì)的不同,常見(jiàn)的鋰離子二次電池隔膜材料有：微孔膜、復(fù)合膜、織造膜、隔膜紙、無(wú)紡布、碾壓膜等。聚烯烴材料化學(xué)性能的相對(duì)穩(wěn)定和較好的力學(xué)性能,使得它適合作為一種熱塑性材料。在溫度高于熔融溫度的條件下,多孔的聚烯烴可以收縮孔隙并自動(dòng)閉合,電池的阻抗會(huì)顯著上升、電子停止傳導(dǎo),這樣可以有效地防止電池溫度過(guò)高從而引起電池爆炸。目前聚烯烴是一種安全可靠的鋰離子二次電池隔膜材料。基體材料的選擇和造孔技術(shù)工藝是目前隔膜技術(shù)的主要難點(diǎn)。隔膜產(chǎn)品質(zhì)量不僅與造孔的技術(shù)相關(guān),也取決于生產(chǎn)設(shè)備的穩(wěn)定性�；w材料主要是聚丙烯、聚乙烯等聚烯烴和各類(lèi)的添加劑。隔膜厚度不均、強(qiáng)度差、孔隙率不足是目前造孔技術(shù)的主要難點(diǎn)。本文介紹了常用制備隔膜工藝,并把所制備的電池隔膜性能進(jìn)行對(duì)比和論述。本文選用1μm-100μm的聚丙烯隔膜,通過(guò)拉光纖法制備六角結(jié)構(gòu)的光纖模板,然后在熔融溫度下進(jìn)行加熱,孔徑大小會(huì)隨著熱壓的時(shí)間改變而改變。熱壓法制備隔膜具有制備方法簡(jiǎn)單,孔徑結(jié)構(gòu)、孔尺寸、孔隙率、透氣率均勻可調(diào)等優(yōu)點(diǎn),并且制備的隔膜質(zhì)量高,膜孔形狀均勻,可應(yīng)用于鋰離子二次電池、燃料電池、水處理等多種領(lǐng)域。除此以外還使用相轉(zhuǎn)換法,用納米氧化鋁涂層制備的陶瓷聚乙烯復(fù)合隔膜。通過(guò)涂覆Al2O3涂層,可以使得PE隔膜在孔隙率、吸液率、接觸角、熱穩(wěn)定性、電導(dǎo)率、電化學(xué)穩(wěn)定性和電池循環(huán)方面的性能都得到顯著提升。通過(guò)實(shí)驗(yàn)我們發(fā)現(xiàn)：當(dāng)Al2O3質(zhì)量含量為30%時(shí),各項(xiàng)性能提升最為明顯。最后在不同煅燒溫度下制備單分散Nano-Fe2O3,將制得的Nano-Fe2O3用固相燒結(jié)的方法制備LiFePO4。我們發(fā)現(xiàn)單分散Nano-Fe2O3顆粒的直徑會(huì)隨著溫度的升高而不斷升高,并且在較低的溫度時(shí),顆粒的球形形貌最為完整。較低煅燒溫度制備的LiFePO4的放電容量在低倍率下的性能能夠得到一定的提升。
[Abstract]:Compared with other batteries, Li-ion secondary battery has longer cycle life, higher energy density and lighter battery. In addition, it is safe and reliable, and has the advantage of fast charge and discharge.Nowadays, traditional lead-acid batteries and nickel-cadmium batteries have been gradually replaced by lithium ion secondary batteries with excellent performance. Lithium ion secondary batteries have become the main choice of power batteries.As a core component of the lithium ion secondary battery, the diaphragm is electrically insulated in the battery, and it allows positive and negative ions to pass freely through the electrolyte so that the ions can conduct normally, when the cell temperature is too high.The diaphragm can also close its own holes, block the conduction of the current, make the battery stop, and thus play a protective role on the battery.The performance of diaphragm plays an important role in battery capacity, cycle life and safety performance.According to the physical and chemical properties, the common materials of lithium ion secondary battery diaphragm are: microporous membrane, composite membrane, weaving film, diaphragm paper, non-woven cloth, rolling film, etc.Polyolefin materials have relatively stable chemical properties and good mechanical properties, which make them suitable for thermoplastic materials.When the temperature is higher than the melting temperature, the porous polyolefin can shrink the pores and close automatically, the impedance of the cell will increase significantly, and the electron conduction will stop, which can effectively prevent the cell from exploding because of the excessive temperature of the cell.At present, polyolefin is a safe and reliable membrane material for lithium ion secondary battery.The selection of matrix material and pore making technology are the main difficulties of diaphragm technology at present.The quality of diaphragm products is not only related to the hole making technology, but also depends on the stability of production equipment.The main matrix materials are polypropylene, polyethylene and other polyolefin and various additives.Uneven thickness of diaphragm, poor strength and insufficient porosity are the main difficulties of current pore making technology.In this paper, the common preparation process of the membrane is introduced, and the performance of the prepared membrane is compared and discussed.In this paper, the hexagonal fiber template was prepared by using 1 渭 m -100 渭 m polypropylene diaphragm, and then heated at melting temperature. The pore size changed with the time of hot pressing.The preparation of diaphragm by hot pressing method has the advantages of simple preparation method, pore size, pore size, porosity and uniform air permeability, etc. The prepared diaphragm has high quality and uniform pore shape. It can be used in lithium ion secondary battery and fuel cell.Water treatment and other fields.In addition, the ceramic polyethylene composite diaphragm prepared by nano-alumina coating was also prepared by phase conversion method.The properties of PE membrane in porosity, liquid absorption, contact angle, thermal stability, conductivity, electrochemical stability and battery cycle can be significantly improved by coating with Al2O3 coating.The experimental results show that when the mass content of Al2O3 is 30%, the performance improvement is the most obvious.Finally, monodisperse Nano-Fe _ 2O _ 3 was prepared at different calcination temperatures, and LiFePO _ 4 was prepared by solid-state sintering method.It is found that the diameter of monodisperse Nano-Fe2O3 particles increases with the increase of temperature, and the spherical morphology of the particles is the most complete at lower temperatures.The discharge capacity of LiFePO4 prepared at low calcination temperature can be improved at low rate.
【學(xué)位授予單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TM912

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本文編號(hào)：1723401