【摘要】：鋰離子電池(LIBs)因?yàn)榫邆漭^高的能量密度和優(yōu)異的循環(huán)壽命,已普遍應(yīng)用于便攜式電子設(shè)備,尤其是電動(dòng)汽車。隔膜作為鋰離子電池的關(guān)鍵部件,具有防止正極和負(fù)極直接接觸,同時(shí)允許自由離子輸運(yùn)的特性。當(dāng)前,聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)微孔隔膜因其良好的機(jī)械強(qiáng)度和化學(xué)穩(wěn)定性,已成功地應(yīng)用于商用鋰離子電池。然而,高溫下其熱收縮將導(dǎo)致電極之間短路,從而產(chǎn)生破壞性的安全問題。此外,由于其固有的疏水性,電解液潤濕性和潤濕速度較差,導(dǎo)致離子電導(dǎo)率較低,鋰離子遷移較慢。針對(duì)上述問題,本文開展了聚烯烴微孔隔膜改性研究。主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下:功能性納米二氧化硅涂覆PE微孔膜的制備及性能研究:首先合成了具有核殼結(jié)構(gòu)的SiO_2-PZS(二氧化硅-聚膦腈)納米顆粒,并在PE微孔膜的兩側(cè)進(jìn)行涂覆,測試復(fù)合膜的電化學(xué)性能,同時(shí)與未包覆SiO_2涂覆膜進(jìn)行比較。其中,PE-SiO_2@PZS隔膜的離子電導(dǎo)率(1.04×10~(-3) S cm~(-1))高于PE-SiO_2隔膜(8.32×10~(-4)S cm~(-1))和PE隔膜(8.25×10~(-4) s cm~(-1))。PE-SiO_2@PZS隔膜在8C倍率下放電容量為115 mAhg~(-1),PE隔膜放電容量為105 mAhg~(-1),PE-SiO_2隔膜放電容量為106mAhg~(-1)。同時(shí),PE-SiO_2@PZS涂覆膜的界面阻抗最低(63Ω),說明包覆SiO_2涂覆膜與電極之間接觸性能較好。功能性納米二氧化硅復(fù)合PP微孔膜結(jié)構(gòu)與性能研究:SiO_2和SiO_2-PZS填料的加入對(duì)PP微孔膜性能影響明顯。對(duì)于SiO_2填料,含量0.5%時(shí),PP/SiO_2流延膜具有最大的屈服強(qiáng)度43.6MPa、拉伸強(qiáng)度82.0MPa,相比PP純流延膜依次增加了14.4%、10.9%;隨著SiO_2含量增加,屈服強(qiáng)度、晶區(qū)取向和彈性回復(fù)率均呈現(xiàn)下降趨勢。同樣在含量為0.5%時(shí),PP/SiO_2微孔膜透氣性能最好,力學(xué)性能最佳。但對(duì)于SiO_2-PZS填料,PP/SiO_2-PZS流延膜屈服強(qiáng)度均低于同等含量的PP/SiO_2流延膜,隨著其含量增加,屈服強(qiáng)度、晶區(qū)取向和彈性回復(fù)率也呈現(xiàn)下降趨勢。測試PP/SiO_2和PP/SiO_2-PZS微孔膜的電化學(xué)性能,發(fā)現(xiàn):PP/SiO_2-PZS微孔膜在填料含量0.5%時(shí),其離子電導(dǎo)率最大,為1.51×10~(-3) S cm~(-1),相比純PP隔膜增加了0.41×10~(-3) S cm~(-1),同時(shí)也略高于同等SiO_2填料含量的PP/SiO_2微孔膜。同時(shí),在8C倍率循環(huán)下,其放電比容量也達(dá)到最大,為113 mAh g~(-1),為初始放電容量(0.5C)的76.35%,高于同等SiO_2填料含量的PP/SiO_2微孔膜。1C循環(huán)100次后也較PP和PP/SiO_2微孔膜組裝電池容量高。
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TB33;TM912
【圖文】：

1.2 鋰離子電池簡介1.2.1 鋰離子電池工作原理圖1-1為鋰離子電池基本組成及工作原理。鋰離子電池由四個(gè)功能部件組成，即正負(fù)極、隔膜和電解質(zhì)。鋰離子電池反應(yīng)機(jī)理是嵌入-脫出，在充電過程中，外部電源迫使電流反向通過，使得鋰離子在電解液中從正極遷移到負(fù)極，當(dāng)電池放電時(shí)，鋰離子通過電解質(zhì)從負(fù)極向正極移動(dòng)，并攜帶電流位于正極和負(fù)極之間[4]。

濕法膜更適用于長循環(huán)壽命電池，因?yàn)樵诔浞烹娺^程中，相互連通的孔和曲折的結(jié)構(gòu)有利于阻止枝晶的生長。圖1-7 通過不同方法制備的微孔膜形貌圖（a）干法 （b）濕法Figure 1-7 SEM images of microporous membrane made by (a) dry process and (b)wet process

體電解質(zhì)相和電紡纖維膨脹形成的凝膠相[15]。ao 等[28]對(duì)電紡 PVDF 無紡布隔膜的形貌和晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，性能。電紡 PVDF 無紡布隔膜結(jié)晶度較低，但分子鏈取向較強(qiáng)，具能。電紡 PVDF 無紡布隔膜拉伸強(qiáng)度隨著纖維直徑的減小而增大，高的外加電壓和較高的拉伸比下制備出直徑較小的纖維。研究還發(fā)的電紡無紡布具有較高的孔隙率和均勻的孔隙分布，可以有效地抑長，因此使用這些無紡布作為隔膜的 Li/LiMn2O4電池表現(xiàn)出良好ao 等人[29]使用聚多巴胺（PDA）涂層對(duì)這些 PVDF 膜進(jìn)行了改性。圖 1-9，采用 PDA 涂層的 PVDF 無紡布納米纖維膜，提高了電池功率性能。循環(huán)穩(wěn)定性和速率能力的提高是由于吸附能力的提高、提高。

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 梁海英;鞠微;吳振東;傅元勇;焦學(xué)勝;;核微孔膜防霧霾口罩濾片的研制[J];中國原子能科學(xué)研究院年報(bào);2016年00期

2 徐凱;張師軍;;透氣微孔膜制備方法及透氣機(jī)理的研究進(jìn)展[J];合成樹脂及塑料;2009年05期

3 沈熔;菅康莊;劉義銳;;聚偏氟乙烯微孔膜的研制[J];膜科學(xué)與技術(shù);1988年01期

4 吳庸烈,劉衛(wèi)宏,張華杰,楊金榮,徐紀(jì)平;沉淀劑組成對(duì)聚偏氟乙烯微孔膜孔結(jié)構(gòu)的影響[J];膜科學(xué)與技術(shù);1989年03期

5 張效林,韋秀清,張宏夫;聚砜-鈦復(fù)合微孔膜研究[J];西北大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);1989年03期

6 新型;;寧波材料所在生物基聚合物微孔膜制備及改性方面取得研究進(jìn)展[J];化工新型材料;2016年12期

7 ;寧波材料所劉富研究員課題組在聚合物微孔膜剛性界面構(gòu)造及油水分離方面取得進(jìn)展[J];膜科學(xué)與技術(shù);2017年02期

8 宋鵬飛;劉振;;PVDF微孔膜的制備和性能研究[J];中國科技論文;2017年10期

9 沈惠娟;;聚四氟乙烯微孔膜的研究進(jìn)展[J];化學(xué)工程與裝備;2009年11期

10 王道登;孫建中;周其云;;工藝條件對(duì)LLDPE/POE/CaCO_3微孔膜的孔結(jié)構(gòu)及防水透濕性能的影響[J];功能高分子學(xué)報(bào);2008年01期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 孟建強(qiáng);;微孔膜表面的可控接枝:新方法及應(yīng)用研究進(jìn)展[A];2014年全國高分子材料科學(xué)與工程研討會(huì)學(xué)術(shù)論文集（上冊）[C];2014年

2 胡紅艷;盧立新;;微孔膜果蔬氣調(diào)包裝氣體交換數(shù)學(xué)模型研究[A];第十三屆全國包裝工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2010年

3 劉思俊;周持興;俞煒;;超高分子量聚乙烯微孔膜的制備[A];2010年全國高分子材料科學(xué)與工程研討會(huì)學(xué)術(shù)論文集（下冊）[C];2010年

4 陳穎;關(guān)毅鵬;;聚烯烴中空纖維微孔膜及其應(yīng)用研究與進(jìn)展[A];中國膜科學(xué)與技術(shù)報(bào)告會(huì)論文集[C];2003年

5 唐娜;馬敬環(huán);王嘉寧;王海濤;鞠興文;;熱致相分離制膜條件對(duì)聚丙烯平板微孔膜結(jié)構(gòu)的影響[A];第二屆中國膜科學(xué)與技術(shù)報(bào)告會(huì)論文集[C];2005年

6 黃正德;劉永輝;侯龍;;離子微孔膜的應(yīng)用及研究[A];固體核徑跡論文集——第八屆全國固體核徑跡學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2004年

7 趙幸;;微孔透氣膜的發(fā)展[A];中國包裝技術(shù)協(xié)會(huì)塑料包裝委員會(huì)第六屆委員會(huì)年會(huì)暨塑料包裝新技術(shù)研討會(huì)論文集[C];2002年

8 姚之侃;石俊黎;王婷;朱寶庫;徐又一;;熱致相分離法制備聚乙烯/聚(4-甲基-1-戊烯)共混微孔膜[A];第四屆中國膜科學(xué)與技術(shù)報(bào)告會(huì)論文集[C];2010年

9 蔡啟;雷彩紅;徐睿杰;胡冰;;橫向拉伸對(duì)聚丙烯微孔膜結(jié)構(gòu)與性能的影響[A];2013廣東材料發(fā)展論壇——戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展與新材料科技創(chuàng)新研討會(huì)論文摘要集[C];2013年

10 劉錦東;徐軍;王曉琳;郭寶華;;稀釋劑對(duì)熱致相分離制備聚丙烯微孔膜影響[A];2005年全國高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會(huì)論文摘要集[C];2005年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前2條

1 ;化工實(shí)用專利信息[N];中國化工報(bào);2005年

2 王麗英 浦華 　　;年輕的“膜”技術(shù)專家[N];中國紡織報(bào);2004年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 牛書通;中低能離子在微孔中輸運(yùn)過程的研究[D];蘭州大學(xué);2018年

2 李薛宇;同步輻射X射線散射研究聚乙烯微孔隔膜加工物理[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2017年

3 潘健;乙烯—三氟氯乙烯共聚物微孔膜結(jié)構(gòu)控制及性能研究[D];天津工業(yè)大學(xué);2017年

4 谷繼峰;鋰離子電池用聚烯烴微孔膜的拉伸工藝及表面涂覆改性研究[D];河南師范大學(xué);2018年

5 王俊;10～18keV O~-負(fù)離子與絕緣體微孔膜相互作用的研究[D];蘭州大學(xué);2009年

6 戴清文;聚電解質(zhì)表面修飾聚丙烯微孔膜的研究[D];浙江大學(xué);2004年

7 鄧紅濤;脂肪酶在聚丙烯微孔膜上的固定化研究[D];浙江大學(xué);2005年

8 楊振生;熱致相分離法iPP中空纖維微孔膜及其形態(tài)結(jié)構(gòu)研究[D];天津大學(xué);2005年

9 宇海銀;聚丙烯微孔膜表面的抗污染性改性研究[D];浙江大學(xué);2006年

10 張春芳;熱致相分離法制備聚乙烯微孔膜的結(jié)構(gòu)控制及性能研究[D];浙江大學(xué);2006年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 付文濤;功能化納米二氧化硅復(fù)合聚烯烴微孔膜的制備及性能研究[D];廣東工業(yè)大學(xué);2019年

2 楊焯;聚苯硫醚基微孔膜的制備及其應(yīng)用研究[D];天津工業(yè)大學(xué);2019年

3 牛r

本文編號(hào)：2794088