隔膜是鋰離子電池的重要組成部分,對(duì)隔膜進(jìn)行材料及結(jié)構(gòu)的優(yōu)化可以提高鋰離子電池的性能。通過(guò)在普通商用聚丙烯（PP）隔膜表面構(gòu)建多孔石墨烯/聚偏氟乙烯功能層的方式獲得了復(fù)合隔膜材料,通過(guò)涂布及常溫液相處理的方法調(diào)控涂層的孔隙結(jié)構(gòu),使復(fù)合隔膜對(duì)電解液的吸附性能明顯提高,功能層使復(fù)合隔膜具有優(yōu)異的離子透過(guò)性和單側(cè)（石墨烯層）導(dǎo)電性。與采用普通聚丙烯隔膜相比,功能層復(fù)合隔膜在低倍率（0.5 C）下的電極材料容量發(fā)揮相當(dāng)。而在高倍率（5 C）下,功能層復(fù)合隔膜下,電池容量發(fā)揮非常突出,并且600次循環(huán)后的容量保持率接近100%,而采用常規(guī)PP隔膜,電池材料則容量快速衰減失效。 

【文章來(lái)源】：新型炭材料. 2017,32(01)北大核心EISCICSCD

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【部分圖文】：

石墨烯/聚偏氟乙烯復(fù)合隔膜結(jié)構(gòu)及工作原理示意圖

嶙?甑慕?點(diǎn))，L為隔膜的厚度(cm)，A為電極有效膜面積(cm2)(隔膜與電極接觸面積)［27］。2．3電化學(xué)性能測(cè)試以磷酸鐵鋰為正極材料，鋰片為對(duì)電極，電解液為1mol/LLiPF6(EC∶DMC=1∶1)，將不同隔膜裝配成2032扣式電池，進(jìn)行電化學(xué)性能測(cè)試，使用武漢金諾電源有限公司生產(chǎn)的藍(lán)電電池測(cè)試儀(CT2001)進(jìn)行測(cè)試。3結(jié)果與討論3．1石墨烯/聚偏氟乙烯復(fù)合多孔涂層結(jié)構(gòu)的形成過(guò)程石墨烯/聚偏氟乙烯復(fù)合隔膜中功能層的多孔結(jié)構(gòu)是水浴過(guò)程相轉(zhuǎn)化而產(chǎn)生的(其作用原理、宏觀(guān)形貌及典型微觀(guān)形貌見(jiàn)圖2)。圖2(a)石墨烯/聚偏氟乙烯復(fù)合隔膜在水浴中相轉(zhuǎn)化原理示意圖;(b)經(jīng)相轉(zhuǎn)化處理后的石墨烯/聚偏氟乙烯復(fù)合隔膜宏觀(guān)形貌;(c)經(jīng)相轉(zhuǎn)化處理后的石墨烯/聚偏氟乙烯復(fù)合隔膜典型微觀(guān)形貌Fig．2(a)Thephasetransformationprocessofgraphene/PVDFcompositeseparatorinwater;(b)macroscopicmorphologyofthegraphene/PVDFcompositeseparatorafterphasetransformationand(c)typicalSEMimageofthesurfacemorphologyofgraphene/PVDFcompositeseparator．在聚丙烯隔膜表面涂覆聚偏氟乙烯/聚乙烯吡咯烷酮/石墨烯(聚合物體系)-N-甲基吡咯烷酮(良溶劑)復(fù)合漿料后，將其浸泡在水(非溶劑)中;N-甲基吡咯烷酮會(huì)與水發(fā)生相互擴(kuò)散，聚乙烯吡咯烷酮是兩親性聚合物，溶解在N-甲基吡咯烷酮中的聚乙烯吡咯烷酮會(huì)阻礙N-甲基吡咯烷酮向水?dāng)U散，而利于水向膜中擴(kuò)散，導(dǎo)致N-甲基吡咯烷酮的擴(kuò)散速率降低，而水的擴(kuò)散速率加快，當(dāng)擴(kuò)散達(dá)到一定程度時(shí)，使聚合物溶液達(dá)熱力學(xué)不穩(wěn)定狀態(tài)，發(fā)生聚合物溶液的液一液相分離和液一固相分離(結(jié)晶作用)，析出的聚偏氟乙烯會(huì)自發(fā)的組裝成納米小球，并最終使聚合物固化成膜［31-35］。聚偏氟乙烯的析出、球

峁梗?欣?誒胱永┥⒑痛?�。哉V?現(xiàn)屑尤朧?墨烯涂覆形成的薄膜表面，可觀(guān)察到由石墨烯微片構(gòu)成的堆疊結(jié)構(gòu)(圖4c)，由于石墨烯微片的卷曲結(jié)構(gòu)使的石墨烯層中存在天然的孔隙;而經(jīng)過(guò)相轉(zhuǎn)化處理后，會(huì)在石墨烯微片表面生成大量的納米小球，均勻的分布在石墨烯片層表面和孔隙中(圖4d)。納米小球的存在可以粘附石墨烯，與石墨烯片層形成穩(wěn)定的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，不僅利于離子擴(kuò)散，還能提高復(fù)合膜層的強(qiáng)度和附著力。利用3M膠帶剝離法測(cè)試表明，利用上述方法制備的復(fù)合隔膜材料，其石墨烯層與PP隔膜基體之間具有良好的附著力。圖3PVDF、PVDF-PL和G/PVDF-PL復(fù)合隔膜樣品的XＲD譜圖Fig．3XＲDpatternsofPVDF，PVDF-PLandG/PVDF-PLseparatorsamples．圖4SEM照片:(a)聚丙烯隔膜;(b)G/PVDF-PL復(fù)合隔膜截面;(c)PVDF-DL復(fù)合隔膜;(d)PVDF-PL復(fù)合隔膜;(e)G/PVDF-DL復(fù)合隔膜;(f)G/PVDF-PL復(fù)合隔膜Fig．4SEMimagesofseparators:(a)PPseparatorsurface;(b)cross-sectionviewofG/PVDF-PLcompositeseparator;(c)surfaceofPVDF-DLcompositeseparator;(d)surfaceofPVDF-PLcompositeseparator;(e)surfaceofG/PVDF-DLcompositeseparatorand(f)surfaceofG/PVDF-PLcompositeseparator．3．3石墨烯/聚偏氟乙烯復(fù)合隔膜的特性采用接觸角測(cè)定儀測(cè)量電解液1mol/LLiPF6(EC∶DMC=1∶1)與不同隔膜之間的接觸角。如圖5a-e所示，聚丙烯隔膜表面涂覆聚偏氟乙烯后，隔膜·66·新型炭材料第32卷

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Comparative study of different membranes as separators for rechargeable lithium-ion batteries[J]. Hong-yan Guan,Fang Lian,Yan Ren,Yan Wen,Xiao-rong Pan,Jia-lin Sun.  International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2013(06)



本文編號(hào)：3217985