隔膜是鋰離子電池的重要組成部分,對(duì)電池的容量、使用壽命以及安全性能等都起著重要的影響。常用的隔膜是通過干法或濕法制備的聚烯烴隔膜,其存在孔隙率低、吸液率差、熱穩(wěn)定性差等缺點(diǎn),限制了電池的性能,并且易導(dǎo)致安全性問題。因此制備一種吸液率高、電解液浸潤(rùn)性好、熱尺寸穩(wěn)定性好的隔膜十分必要。PPEK具有良好的耐高溫性能,可賦予隔膜耐高溫的特性,提高電池的安全性能。靜電紡絲是一種簡(jiǎn)單可控的方法,其制備的纖維膜具有結(jié)構(gòu)均一、高孔隙率和高吸液率等優(yōu)點(diǎn)。本論文采用具有良好耐高溫性能的新型聚芳醚酮PPEK作為主要材料,選擇靜電紡絲作為制造工藝。主要的研究工作如下:1、SiO_2表面存在不飽和Si—O鍵以及羥基,極性較強(qiáng),可以增強(qiáng)隔膜的電解液親和性、熱穩(wěn)定性和離子電導(dǎo)率等。為提高隔膜的孔隙率、吸液率和電化學(xué)性能等,采用SiO_2進(jìn)行改性,考察了SiO_2添加量對(duì)PPEK電紡纖維膜性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:隨著SiO_2添加量的增加,電紡纖維膜的孔隙率、吸液率、熱尺寸穩(wěn)定性、離子電導(dǎo)率等均得到提升。當(dāng)SiO_2添加量為6 wt%時(shí),電紡纖維膜綜合性能較為優(yōu)異,其微觀形貌良好,滿足力學(xué)性能的要求;孔隙率和吸液率分別為179%和1031%;在200℃下熱處理1 h后熱收縮率為0,具有良好的熱尺寸穩(wěn)定性;此外還具有良好的電化學(xué)性能、電池循環(huán)和倍率性能。2、電紡纖維膜作為隔膜使用時(shí)需要具備一定的強(qiáng)度,為改善電紡纖維膜的力學(xué)性能,采用溶劑蒸汽處理的方法。通過調(diào)節(jié)溶劑蒸汽處理時(shí)間,考察了溶劑蒸汽處理時(shí)間對(duì)PPEK電紡纖維膜性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:隨著溶劑蒸汽處理時(shí)間的增加,電紡纖維膜的力學(xué)性能得到改善,孔隙率和吸液率等雖有所下降,但由于電紡纖維膜的多孔結(jié)構(gòu),使其孔隙率和吸液率仍遠(yuǎn)高于商品化PP隔膜。該電紡纖維膜在200℃下熱處理1 h后熱收縮率為0,具有良好的熱尺寸穩(wěn)定性。當(dāng)溶劑蒸汽處理時(shí)間為36 h時(shí),所得到的PPEK電紡纖維膜綜合性能較為優(yōu)異,其在力學(xué)性能得到有效提高的同時(shí),保有著較高的孔隙率和吸液率、電化學(xué)性能、電池循環(huán)和倍率性能。
【學(xué)位單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TQ340.64;TM912

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