本文關(guān)鍵詞：鋰離子電池無機復(fù)合隔膜的制備及其性能研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：鋰離子電池具有高能量功率密度和長循環(huán)壽命,在便攜式電子設(shè)備、電動汽車等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。在鋰離子電池中,隔膜置于正負極之間,起到隔絕正負極防止短路的作用,同時浸潤電解液使鋰離子在其中快速通過。聚烯烴微孔膜因其優(yōu)異的機械強度和化學(xué)穩(wěn)定性被廣泛應(yīng)用于商品鋰離子電池中,但其較差的熱穩(wěn)定性和電解液潤濕性降低了電池安全性能和電化學(xué)性能。無機陶瓷隔膜具有極好的高溫尺寸穩(wěn)定性和電解液潤濕性,但其較大厚度增大了隔膜阻抗,降低電池體積能量密度,同時較差的韌性導(dǎo)致其應(yīng)用面狹窄。無機復(fù)合隔膜綜合上述兩類隔膜優(yōu)勢,同時具有良好的絕緣性能、熱穩(wěn)定性、電解液潤濕性和韌性,被認為是一種非常有應(yīng)用前景的隔膜。本論文為提高鋰離子電池的安全性能、電化學(xué)性能制備了多孔的Al_2O_3/PVDF隔膜、Al_2O_3/SBR隔膜和紙基Al_2O_3/SBR隔膜,利用場發(fā)射掃描電鏡(FESEM)對隔膜的形貌進行測試分析、采用恒流充放電測試、交流阻抗法等手段對隔膜電化學(xué)性能進行系統(tǒng)研究分析。首先,通過超聲、研磨均勻混合A1203顆粒、粘結(jié)劑PVDF和溶劑NMP,通過流延法制備厚度為40μm、孔隙率為65%的Al_2O_3/PVDF隔膜。并使用相分離法,將濕膜置于去離子水中使PVDF發(fā)生非溶劑相分離反應(yīng)析出形成凝固態(tài),進一步降低Al_2O_3/PVDF隔膜厚度(20gm)并提高孔隙率至70%。兩種隔膜均極好的熱穩(wěn)定性和電解液潤濕性。其中相分離法制備的Al_2O_3/PVDF隔膜組裝LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2|石墨全電池,展現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能。其次,通過機械攪拌混合Al_2O_3顆粒、粘結(jié)劑SBR、分散劑PEG和溶劑H20,采用流延法制備厚度為37μm、孔隙率為68%的Al_2O_3/SBR隔膜。使用水性粘結(jié)劑SBR及H20使得制膜過程更環(huán)保。PEG的加入提高了懸浮液分散的穩(wěn)定性,隔膜成膜后使用H20除去PEG提升隔膜孔隙率。Al_2O_3/SBR隔膜具有良好的韌性、浸潤性和熱穩(wěn)定性。使用Al_2O_3/SBR隔膜組裝LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2|石墨全電池,首次放電容量達156mAh g~(-1),0.5C循環(huán)100次后容量保持率為90.3%,8C下放電容量為127.5mAh g-。最后,通過在宣紙上噴涂Al_2O_3/SBR混合漿料制備紙基Al_2O_3/SBR隔膜。對比Al_2O_3/SBR隔膜,制備的紙基Al_2O_3/SBR隔膜保留了Al_2O_3/SBR隔膜優(yōu)異的電解液潤濕性(接觸角0°)、熱穩(wěn)定性(130℃無尺寸收縮)和離子電導(dǎo)率(0.398mS cm~(-1)),并提高了Al_2O_3/SBR隔膜的機械強度(抗拉斷應(yīng)力為1.4MPa,形變量為5.4%)。通過組裝LiCoO2|石墨全電池測試,0.5C循環(huán)60次后容量仍保持163.7mAhg~(-1),8C下放電容量為108mAhg~(-1),再回到0.1C放電容量為162.6mAh g~(-1)。
【關(guān)鍵詞】：鋰離子電池 無機復(fù)合隔膜 氧化鋁
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM912
【目錄】：

• 致謝7-8
• 摘要8-10
• ABSTRACT10-17
• 第一章 緒論17-31
• 1.1 鋰離子電池介紹17-18
• 1.1.1 鋰離子電池工作原理17-18
• 1.2 隔膜概述18-25
• 1.2.1 隔膜簡介18
• 1.2.2 鋰離子電池隔膜性能指標18-21
• 1.2.3 隔膜的分類21-25
• 1.3 復(fù)合隔膜在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀25-29
• 1.3.1 有機-無機材料分散熱力學(xué)及動力學(xué)原理25-26
• 1.3.2 復(fù)合隔膜的類型26
• 1.3.3 復(fù)合隔膜的制備方法26-29
• 1.4 本論文研究目的意義和主要內(nèi)容29-31
• 1.4.1 研究的目的和意義29
• 1.4.2 研究的主要內(nèi)容29-31
• 第二章 實驗方法和儀器設(shè)備31-36
• 2.1 實驗藥品31
• 2.2 實驗主要儀器設(shè)備31-32
• 2.3 材料的物理特性表征測試32-34
• 2.3.1 隔膜表面形貌分析32
• 2.3.2 隔膜熱重分析32-33
• 2.3.3 隔膜機械強度分析33
• 2.3.4 電解液潤濕性分析33-34
• 2.4 材料的電化學(xué)性能測試34-36
• 2.4.1 電極片的制備34-35
• 2.4.2 扣式電池的組裝35
• 2.4.3 電化學(xué)性能測試35-36
• 第三章 Al_2O_3/PVDF復(fù)合隔膜的制備及性能36-45
• 3.1 引言36
• 3.2 實驗部分36-37
• 3.2.1 Al_2O_3/PVDF隔膜制備36-37
• 3.2.2 隔膜的表征和電化學(xué)性能測試37
• 3.3 結(jié)果與討論37-44
• 3.4 本章小結(jié)44-45
• 第四章 Al_2O_3/SBR復(fù)合隔膜的制備及性能45-56
• 4.1 引言45-46
• 4.2 實驗部分46-47
• 4.2.1 Al_2O_3/SBR隔膜制備46
• 4.2.2 隔膜的表征和電化學(xué)性能測試46-47
• 4.3 結(jié)果與討論47-54
• 4.4 本章小結(jié)54-56
• 第五章 紙基Al_2O_3/SBR隔膜的制備及性能56-66
• 5.1 引言56
• 5.2 實驗部分56-57
• 5.2.1 紙基Al_2O_3/SBR隔膜制備56-57
• 5.2.2 隔膜的表征與電化學(xué)性能測試57
• 5.3 結(jié)果與討論57-65
• 5.4 本章小結(jié)65-66
• 第六章 總結(jié)66-67
• 6.1 本論文的創(chuàng)新點和研究意義66
• 6.2 本論文的不足之處66-67
• 參考文獻67-76
• 攻讀碩士學(xué)位期間的學(xué)術(shù)活動和成果情況76

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 胡志宇;李利平;周建軍;李林;;無機復(fù)合鋰離子電池隔膜的制備及性能研究[J];高分子學(xué)報;2015年11期

2 劉宏宇;徐軍;郭寶華;李建軍;何向明;;二氧化硅/聚乙烯醇多孔層對鋰離子電池用聚丙烯隔膜性能的影響[J];高分子學(xué)報;2015年11期

3 楊皓程;陳一夫;葉辰;萬靈書;徐志康;;有機-無機復(fù)合多孔膜制備與應(yīng)用[J];化學(xué)進展;2015年08期

  本文關(guān)鍵詞：鋰離子電池無機復(fù)合隔膜的制備及其性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：474719