本文關(guān)鍵詞：聚酰亞胺鋰離子電池隔膜的制備及其性能研究

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【摘要】：隨著鋰離子電池向電動汽車、航空航天、能源儲存、大型儀器儀表等動力領(lǐng)域的發(fā)展,對電池的綜合性能提出了更高的要求。傳統(tǒng)聚烯烴隔膜的熱穩(wěn)定性差以及其孔隙率低等缺點日益凸顯,成為影響鋰離子電池高溫安全性能和高倍率放電性能的最主要因素之一,是制約鋰離子電池開發(fā)和利用的中心環(huán)節(jié)。從上述實際出發(fā),本課題旨在制備一種具有良好高溫穩(wěn)定性的鋰離子電池隔膜,解決傳統(tǒng)聚烯烴隔膜電池用于動力設(shè)備中的高溫安全性問題,同時,從隔膜的制備方法以及基材等方面突破聚烯烴隔膜孔隙率低、離子電導(dǎo)率差等缺陷,提高鋰離子電池的綜合性能�；谝陨峡紤],本文利用靜電紡絲法制備出一種新型的聚酰亞胺基鋰離子電池隔膜,主要應(yīng)用于動力鋰離子電池中,以滿足其在高倍率和高溫條件下的使用要求。本課題的主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下:利用靜電紡絲法成功制備出了聚酰亞胺鋰離子電池隔膜,研究了前驅(qū)液濃度、紡絲電壓、紡絲速率、接收距離以及紡絲時間等工藝參數(shù)對隔膜微觀形貌和性能的影響,并確定出最適宜的紡絲參數(shù):前驅(qū)液濃度為25%,紡絲電壓為18KV,紡絲速率為0.6m L/h,接收距離為20cm,紡絲時間為5~8min。對所制備的聚酰亞胺隔膜進行各項性能測試,結(jié)果表明,隔膜具有較高的孔隙率(90%),同時具有良好的電解液潤濕性能和保持性能;熱尺寸穩(wěn)定性較好,在高達500℃的高溫下尺寸未發(fā)生明顯變化,相較于在150℃下即有約20%收縮率的傳統(tǒng)聚乙烯隔膜,具有突出的耐高溫性能優(yōu)勢;隔膜的抗拉強度隨其酰亞胺化溫度的升高經(jīng)歷一個先增大后減小的變化過程,經(jīng)300℃酰亞胺化處理的隔膜具有最好的抗拉強度,為10.99MPa。利用聚酰亞胺紡絲隔膜組裝成的動力鋰離子電池相較于傳統(tǒng)聚乙烯隔膜電池表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能,在高倍率放電的條件下,聚酰亞胺隔膜在高達28.8C倍率下仍保持33.6%的放電率,而聚乙烯隔膜在16C放電時放電率僅為8.48%;同時,聚酰亞胺隔膜具有良好的儲存性能,且經(jīng)28天常溫儲存和7天60℃高溫儲存后仍保持較好的循環(huán)性能。
【關(guān)鍵詞】：動力鋰離子電池隔膜 靜電紡絲 聚酰亞胺 高溫穩(wěn)定性 電化學(xué)性能
【學(xué)位授予單位】：陜西科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM912
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 1 緒論10-29
• 1.1 前言10-11
• 1.2 鋰離子電池概述11-17
• 1.2.1 鋰離子電池的結(jié)構(gòu)和基本原理11-12
• 1.2.2 鋰離子電池的性能指標12-14
• 1.2.3 鋰離子電池的發(fā)展及應(yīng)用前景14-17
• 1.3 鋰離子電池隔膜簡介17-20
• 1.3.1 隔膜的結(jié)構(gòu)要求17-18
• 1.3.2 隔膜的性能要求18-20
• 1.4 鋰離子電池隔膜的研究現(xiàn)狀20-27
• 1.4.1 鋰離子電池隔膜的分類20-23
• 1.4.2 鋰離子電池隔膜的制備方法23-25
• 1.4.3 鋰離子電池隔膜的改性技術(shù)25-27
• 1.5 本課題的選題依據(jù)和研究內(nèi)容27-29
• 1.5.1 選題依據(jù)27
• 1.5.2 主要研究內(nèi)容27-28
• 1.5.3 創(chuàng)新點28-29
• 2 聚酰亞胺紡絲隔膜的制備及紡絲工藝探究29-38
• 2.1 前言29
• 2.2 實驗部分29-32
• 2.2.1 實驗原料與試劑29-30
• 2.2.2 實驗儀器與設(shè)備30
• 2.2.3 聚酰亞胺隔膜的制備30-31
• 2.2.4 性能測試與表征31-32
• 2.3 工藝參數(shù)對聚酰亞胺紡絲隔膜的影響32-37
• 2.3.1 前驅(qū)液濃度的影響32-33
• 2.3.2 注射速率的影響33
• 2.3.3 紡絲電壓的影響33-35
• 2.3.4 接收距離的影響35-37
• 2.3.5 紡絲時間的影響37
• 2.4 本章小結(jié)37-38
• 3 聚酰亞胺紡絲隔膜的性能研究38-48
• 3.1 前言38
• 3.2 實驗部分38-40
• 3.2.1 實驗原料與試劑38
• 3.2.2 實驗儀器與設(shè)備38-39
• 3.2.3 性能測試及表征方法39-40
• 3.3 結(jié)果與討論40-47
• 3.3.1 熱分析40-41
• 3.3.2 紅外光譜分析41-42
• 3.3.3 孔隙率42-43
• 3.3.4 吸液率43-44
• 3.3.5 熱尺寸穩(wěn)定性44-45
• 3.3.6 力學(xué)性能45-47
• 3.4 本章小結(jié)47-48
• 4 隔膜的應(yīng)用及其電化學(xué)性能研究48-56
• 4.1 前言48
• 4.2 實驗部分48-50
• 4.2.1 實驗原料與試劑48
• 4.2.2 實驗儀器與設(shè)備48-49
• 4.2.3 疊片電池的組裝49
• 4.2.4 性能測試及表征方法49-50
• 4.3 結(jié)果與討論50-54
• 4.3.1 倍率性能50-52
• 4.3.2 儲存性能52-53
• 4.3.3 循環(huán)性能53-54
• 4.4 本章小結(jié)54-56
• 5 結(jié)論與展望56-58
• 致謝58-59
• 參考文獻59-68
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄68-69

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

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本文編號：1130039