本文關(guān)鍵詞：PVdF-HFP基鋰離子電池隔膜增強(qiáng)改性研究　出處：《蘇州大學(xué)》2015年碩士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

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【摘要】：自1991年索尼公司首先實(shí)現(xiàn)鋰離子電池商業(yè)化以來(lái),鋰離子電池作為重要的儲(chǔ)能系統(tǒng),現(xiàn)已成為移動(dòng)電子設(shè)備、電動(dòng)車(chē)、混合動(dòng)力車(chē)等的主要供能電源。作為鋰離子電池的重要組成部分,隔膜對(duì)鋰離子電池的壽命、安全性、電化學(xué)性能等具有非常重要的影響。鋰離子電池隔膜的主要作用是隔離電池正負(fù)極,防止電池內(nèi)部短路并承載電解液實(shí)現(xiàn)鋰離子在電池內(nèi)部的傳輸。聚偏氟乙烯及其共聚物制備的隔膜具有高電化學(xué)穩(wěn)定性、高孔隙率等特點(diǎn)。PVdF-HFP具有低結(jié)晶度的特點(diǎn),從而可以形成更多的孔隙和更大的自由體積,是目前最常用的制備凝膠聚合物電解質(zhì)膜的材料之一。然而,PVdF-HFP基凝膠聚合物電解質(zhì)膜的許多性能仍需進(jìn)一步提高,如不理想的離子電導(dǎo)率、低機(jī)械性能、高熱收縮、不穩(wěn)定的倍率放電性能等。本文將采用以下方法對(duì)PVdF-HFP基凝膠聚合物電解質(zhì)膜進(jìn)行性能增強(qiáng)改性。(1)我們制備了兩種聚合物隔膜:PMMA/PVdF-HFP共混型聚合物隔膜(記為CS)、PMMA納米粒子表面涂覆改性型PVdF-HFP基聚合物隔膜(記為nano-CS)。測(cè)試結(jié)果表明,nano-CS的離子電導(dǎo)率達(dá)到1.85 mS cm-1,高于CS(0.2)(1.57 mS cm-1)。另外,用nano-CS組裝成的LiFePO4/Li半電池具有更好的循環(huán)穩(wěn)定性和較高的放電比容量,室溫下達(dá)到152 mAh g-1。PMMA納米粒子在隔膜表面形成均勻孔隙,不會(huì)改變PVdF-HFP基膜中孔隙彎曲度且可以利用毛細(xì)作用吸收電解液,從而提高PVdF-HFP基聚合物隔膜的相關(guān)性能。(2)上述體系(1)PVdF-HFP基聚合物隔膜的改性提高了其熱收縮性能以及在鋰離子電池中使用的電化學(xué)性能。但是此類(lèi)隔膜的機(jī)械強(qiáng)度仍然需要進(jìn)一步提高。因此,我們引入凝膠結(jié)構(gòu)。利用分散性好的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化材料—八臂乙烯基氧硅烷(V-POSS)作為交聯(lián)劑。利用PEGMEMA,MMA產(chǎn)生交聯(lián)結(jié)構(gòu)并和PVdF-HFP形成三維互穿網(wǎng)絡(luò)。所有凝膠聚合物電解質(zhì)膜均具有高于5 V的電化學(xué)穩(wěn)定窗口且分解溫度高于200°C,可以滿足鋰離子電池的安全要求。其中PVdF-HFP含量為60%時(shí)(GPE60)電解質(zhì)膜具有最高的離子電導(dǎo)率,達(dá)到1.51 mS cm-1。同時(shí),GPE60拉伸強(qiáng)度約11 MPa,PVdF-HFP膜相比有很大提高,符合鋰離子電池的組裝要求。其組裝成LiFePO4/Li半電池進(jìn)行循環(huán)測(cè)試,發(fā)現(xiàn)GPE60組裝成的半電池具有極高的放電比容量,達(dá)到約152 mAh g-1。(3)為了進(jìn)一步改進(jìn)上述體系(2)高強(qiáng)度凝膠聚合物電解質(zhì)膜的電化學(xué)性能,我們利用非揮發(fā)性且分子量較小的PEG6作為致孔劑,按照(2)中方法先制備成凝膠聚合物電解質(zhì)膜,后經(jīng)水和無(wú)水乙醇將PEG洗出,在隔膜內(nèi)部形成較多的孔隙和較大的孔洞。實(shí)驗(yàn)表明,當(dāng)致孔劑含量為10%時(shí),聚合物電解質(zhì)膜(P10)具有最高的離子電導(dǎo)率,達(dá)到1.94 mS cm-1,其拉伸強(qiáng)度為10 MPa,滿足鋰離子電池的使用要求。另外,將P10膜組裝成LiFePO4/Li半電池,其放電比容量達(dá)到156 mAh g-1且具有較好的循環(huán)穩(wěn)定性。電池倍率性能測(cè)試表明,P10膜組裝成的半電池在4.0 C下的放電比容量仍達(dá)到112 mAh g-1。致孔劑有效提高了凝膠聚合物電解質(zhì)在電池快速放電下的使用性能。
[Abstract]:PVdF - HFP gel polymer electrolyte membrane has high electrochemical stability , high porosity and so on . The membrane of PVdF - HFP has high electrochemical stability and high porosity . The results show that the polymer electrolyte membrane has the highest ionic conductivity and can be absorbed by capillary action .

【學(xué)位授予單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TM912

【參考文獻(xiàn)】

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1 孟菊雯;張明祖;倪沛紅;徐玲妍;何金林;李曉菲;;改性納米SiO_2對(duì)PVdF-HFP膜形態(tài)和性能影響的研究[J];功能材料;2012年21期

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本文編號(hào)：1438142