本文關鍵詞：鋰離子電池聚丙烯隔膜的表面改性及其性能研究

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【摘要】：鋰離子電池的聚丙烯(PP)隔膜具有化學性質穩(wěn)定,耐腐蝕能力強,膜孔高溫自閉合等特點。但聚丙烯隔膜耐熱能力、吸液保液能力較差,孔隙不均,這嚴重影響鋰離子電池的高倍率充放電特性和循環(huán)壽命,甚至是安全性能。為提高聚丙烯隔膜的耐熱性能、吸液保液性能,改善聚丙烯隔膜的孔隙分布狀態(tài),提高聚丙烯隔膜組裝的鋰離子電池的循環(huán)充放電性能、高倍率充放電性能,本文利用多巴胺(DA)氧化聚合生成聚多巴胺(PDA)過程中產生的超強粘附力,將SiO2納米粒子、SiO2納米管、SiO2空心球固定到PP隔膜上,制備了SiO2/PDA/PP復合膜,探究了不同復合隔膜的結構特點和電化學性能。結果表明,相比PP膜,SiO2納米粒子/PDA/PP復合膜表現(xiàn)出更強的親液性(平均接觸角51.5±1°)、吸液保液性能和耐熱性能。在548 m A/g的電流密度下充放電循環(huán)100次,采用復合膜的Li Co O2/Li半電池首次放電容量為160.8 m Ah/g(PP膜的為152.3 m Ah/g)、容量衰減率為43.4%(PP膜的為43.7%),循環(huán)穩(wěn)定性較好;在0.2C下,復合隔膜組裝的半電池均表現(xiàn)出優(yōu)異的充放電循環(huán)性能,在0.2C~1C下,復合隔膜組裝的半電池具有較好的倍率性能,但在2C~8C下,電池高倍率充放電性能有待提高。SiO2納米管/PDA/PP復合膜也表現(xiàn)出較強的親液性能(復合膜平均接觸角50.5±2°)、吸液保液能力,SiO2納米管與多巴胺質量比為3:2和2:1時制備的復合膜耐熱性能顯著增強;在548 m A/g的電流密度下充放電循環(huán)100次,采用復合膜的半電池表現(xiàn)出較高的首次放電容量(158.1 m Ah/g)和較低的容量衰減率(35.1%);在0.2C~2C倍率下,復合膜組裝的半電池放電容量高于聚丙烯隔膜組裝的半電池,但在2C~8C下,電池高倍率充放電性能有待提高。SiO2空心球/PDA/PP復合膜同樣具有優(yōu)良的耐熱性能、親液性能(復合膜平均接觸角44.8±1°)、吸液保液性能。在548 m A/g、1370 m A/g、2192 m A/g的電流密度下充放電循環(huán)100次,采用SiO2空心球/PDA/PP復合膜的半電池均表現(xiàn)出較高的首次放電容量和較好的循環(huán)穩(wěn)定性;在0.2C~8C倍率條件下,SiO2空心球/PDA/PP復合膜組裝的半電池均表現(xiàn)比PP膜組裝的半電池出更好的倍率性能。
【關鍵詞】：二氧化硅 聚多巴胺 隔膜 鋰離子電池
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM912
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-19
• 1.1 課題背景及研究的目的意義10-13
• 1.1.1 課題背景10-11
• 1.1.2 研究的目的意義11-13
• 1.2 鋰離子電池隔膜簡介13-18
• 1.2.1 電池隔膜分類13-15
• 1.2.2 隔膜性能要求和檢測指標15-17
• 1.2.3 鋰離子電池隔膜研究現(xiàn)狀17-18
• 1.3 課題的主要研究內容18-19
• 第2章 原料設備與實驗方法19-25
• 2.1 實驗原料19
• 2.2 儀器設備19-20
• 2.3 材料制備和電池裝配20-22
• 2.3.1 二氧化硅納米粒子制備20
• 2.3.2 二氧化硅納米管的制備20-21
• 2.3.3 二氧化硅空心球的制備21
• 2.3.4 不同形貌二氧化硅枝接氨基21
• 2.3.5 鋰離子電池聚丙烯隔膜改性21-22
• 2.3.6 電池裝配22
• 2.4 微觀結構測試22-23
• 2.4.1 掃描電子顯微鏡22
• 2.4.2 透射電子顯微鏡22-23
• 2.5 物理性能測試23-24
• 2.5.1 耐熱能力測試23
• 2.5.2 吸液保液能力測試23
• 2.5.3 親液能力測試23-24
• 2.6 電化學性能表征24-25
• 2.6.1 循環(huán)伏安測試(CV)24
• 2.6.2 交流阻抗測試(EIS)24
• 2.6.3 恒流充放電測試24
• 2.6.4 倍率性能測試24-25
• 第3章 SiO_2納米粒子修飾聚丙烯隔膜25-36
• 3.1 引言25
• 3.2 SiO_2納米粒子/PDA/PP復合隔膜的表面形貌表征25-27
• 3.3 SiO_2 納米粒子與DA質量比對復合膜物理性能影響27-30
• 3.3.1 SiO_2 納米粒子/PDA/PP復合膜的親液能力測試27-28
• 3.3.2 SiO_2納米粒子/PDA/PP復合膜的吸液保液能力測試28-30
• 3.3.3 SiO_2納米粒子/PDA/PP復合膜的耐熱能力測試30
• 3.4 使用SiO_2 納米粒子/PDA/PP復合膜半電池的電化學性能測試30-35
• 3.4.1 使用SiO_2納米粒子/PDA/PP復合膜半電池的循環(huán)伏安測試30-31
• 3.4.2 使用SiO_2納米粒子/PDA/PP復合膜半電池的交流阻抗測試31-33
• 3.4.3 使用SiO_2納米粒子/PDA/PP復合膜半電池的循環(huán)性能測試33-34
• 3.4.4 使用SiO_2納米粒子/PDA/PP復合膜半電池的倍率性能測試34-35
• 3.5 本章小結35-36
• 第4章 SiO_2納米管修飾聚丙烯隔膜36-46
• 4.1 引言36
• 4.2 SiO_2納米管/PDA/PP復合隔膜的表面形貌表征36-37
• 4.3 SiO_2納米管與多巴胺不同質量比對復合膜物理性能影響37-41
• 4.3.1 SiO_2納米管/PDA/PP復合膜的親液能力測試37-38
• 4.3.2 SiO_2納米管/PDA/PP復合膜的吸液保液能力測試38-40
• 4.3.3 SiO_2納米管/PDA/PP復合膜的耐熱能力測試40-41
• 4.4 使用SiO_2納米管/PDA/PP復合膜半電池的電化學性能測試41-45
• 4.4.1 使用SiO_2納米管/PDA/PP復合膜半電池的循環(huán)伏安測試41-42
• 4.4.2 使用SiO_2納米管/PDA/PP復合膜半電池的交流阻抗測試42-43
• 4.4.3 使用SiO_2納米管/PDA/PP復合膜半電池的循環(huán)性能測試43-44
• 4.4.4 使用SiO_2納米管/PDA/PP復合膜半電池的倍率性能測試44-45
• 4.5 本章小結45-46
• 第5章 SiO_2空心球修飾聚丙烯隔膜46-58
• 5.1 引言46
• 5.2 SiO_2空心球/PDA/PP復合隔膜的表面形貌表征46-47
• 5.3 SiO_2空心球與多巴胺不同質量比對復合膜物理性能影響47-50
• 5.3.1 SiO_2空心球/PDA/PP復合隔膜的親液能力測試47-48
• 5.3.2 SiO_2空心球/PDA/PP復合隔膜的耐熱能力測試48-49
• 5.3.3 SiO_2空心球/PDA/PP復合隔膜的吸液保液能力測試49-50
• 5.4 使用SiO_2空心球/PDA/PP復合膜半電池的電化學性能測試50-56
• 5.4.1 使用SiO_2空心球/PDA/PP復合膜半電池的循環(huán)伏安測試50-51
• 5.4.2 使用SiO_2空心球/PDA/PP復合膜半電池的交流阻抗測試51-53
• 5.4.3 使用SiO_2空心球/PDA/PP復合膜半電池的循環(huán)性能測試53-55
• 5.4.4 使用SiO_2空心球/PDA/PP復合膜半電池的倍率性能測試55-56
• 5.5 本章小結56-58
• 結論58-59
• 參考文獻59-63
• 攻讀學位期間發(fā)表的學術論文63-65
• 致謝65

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 邱景義;余仲寶;李萌;;高功率鋰離子電池熱特性研究[J];電源技術;2015年01期

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本文編號：1120880