【摘要】：鋰離子電池作為高能量密度的儲(chǔ)能裝置而應(yīng)用越來越廣。隔膜作為鋰離子電池的重要組成,因直接影響著鋰離子電池的應(yīng)用而吸引了人們持續(xù)的改進(jìn),其中,凝膠電解質(zhì)隔膜,因?yàn)槠潆娀瘜W(xué)穩(wěn)定性好、安全性好等優(yōu)點(diǎn),被視為一種極具前景的隔膜。但是,由于隔膜本身材質(zhì)的特點(diǎn),表現(xiàn)出機(jī)械強(qiáng)度差,尺寸穩(wěn)定性差的缺點(diǎn),在一定程度上制約著它在鋰離子電池中的應(yīng)用。本文采用無機(jī)納米致孔劑、丙烯酸酯交聯(lián)及靜電紡絲法制備復(fù)合膜中間層等方法,重點(diǎn)提高凝膠電解質(zhì)PVd F-HFP基聚合物隔膜的機(jī)械強(qiáng)度和尺寸穩(wěn)定性。本論文主要可分為三個(gè)部分:(1)采用納米Zn O作為致孔劑對(duì)聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物(PVd F-HFP)基聚合物膜進(jìn)行改性。對(duì)改性膜有關(guān)指標(biāo)進(jìn)行表征,如洗脫率測試、掃描電鏡測試(SEM)、孔隙率與吸液率測試、機(jī)械性能測試和一系列電化學(xué)性能測試。測試結(jié)果表明:納米Zn O的粒徑小(30 nm)時(shí)改性效果好,納米Zn O添加18%為合適的量,相應(yīng)隔膜的離子電導(dǎo)率約為1.2 m S cm-1,同時(shí)拉伸強(qiáng)度達(dá)到11.5 MPa,其隔膜組裝成電池后也表現(xiàn)出良好的循環(huán)性能和倍率放電性能,綜合性能良好。(2)在(1)的研究基礎(chǔ)上,制備了一種交聯(lián)型鋰離子電池微孔膜。將單體聚乙二醇甲基醚甲基丙烯酸酯(PEGMEMA),甲基丙烯酸甲酯(MMA)和八乙烯基倍半硅氧烷(POSS)經(jīng)紫外線引發(fā)自由基聚合,與PVd F-HFP聚合物形成交聯(lián)型聚合物膜,并通過納米Zn O引入和去除形成膜的微孔結(jié)構(gòu)。經(jīng)膜的SEM、孔隙率與吸液率測試、機(jī)械強(qiáng)度測試以及各種電化學(xué)性能測試和分析,綜合考慮離子電導(dǎo)率和機(jī)械強(qiáng)度這兩個(gè)呈負(fù)相關(guān)的參數(shù),認(rèn)為18%是納米Zn O合適的添加量,膜(CRZ18)的離子電導(dǎo)率為1.4 m S cm-1,拉伸強(qiáng)度為16 MPa。同時(shí),用CRZ18膜組裝的Li Fe PO4/Li半電池表現(xiàn)出最佳的循環(huán)性能和倍率放電性能。(3)將靜電紡絲纖維素膜作為復(fù)合膜的中間層,即在靜電紡絲所得的纖維素膜表面涂覆聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物(PVd F-HFP)、單體聚乙二醇單甲醚甲基丙烯酸酯(PEGMEMA)和甲基丙烯酸甲酯(MMA)以及交聯(lián)劑三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(TMPTA)混合液,經(jīng)引發(fā)聚合,形成表層含交聯(lián)型聚合物、中間層為靜電紡絲纖維素膜的三層復(fù)合膜。有關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:復(fù)合膜的離子電導(dǎo)率和機(jī)械強(qiáng)度均得到明顯提升,分別達(dá)到1.8 m S cm-1和12.5 MPa;與商業(yè)PE隔膜相比,其熱穩(wěn)定性有著明顯提高,在180 oC下仍具有良好的尺寸穩(wěn)定性;在電池測試中,其復(fù)合隔膜組裝的電池在0.5 C/0.5 C的充放電條件下放電比容量可以達(dá)到137 m A h g-1,表現(xiàn)出良好的倍率放電性能。
【圖文】：

圖 1.1 鋰離子電池的工作原理示意圖ig. 1.1 Schematic representation and operating principles of Li-ion batte子電池的電池反應(yīng)式為：x y 1-x x y x nLiM O nC Li M O Li C充電放電+ + 子電池在充放電過程中，Li+分別具有正極脫嵌、負(fù)極嵌入和負(fù)極脫個(gè)過程，在這個(gè)過程中形成 Li+濃度差，Li+在這過程中不斷來回遷子電池的內(nèi)電路。子電池隔膜膜概述

隔膜的制備方法據(jù)隔膜的分類不同，隔膜的制備方法也不同，常見的隔膜制備方法有靜電紡絲法及相分離法。通常而言，聚烯烴微孔膜主要采用干法或者為這兩種方法成本低廉，工藝簡單，適合大規(guī)模生產(chǎn)；靜電紡絲法主紡布隔膜，這種方法制備的隔膜纖維更細(xì)，微孔結(jié)構(gòu)更豐富，離子電分離法主要用來制備聚合物電解質(zhì)隔膜，這種制備方法工藝較為復(fù)雜，但是得到的隔膜孔洞結(jié)構(gòu)更為豐富規(guī)整。下面對(duì)這幾種制備方法做。1）干法[7,8]。干法制膜法又稱為熱致成膜法，其原理為將聚合物成膜或者雙軸拉伸，從而形成裂縫狀的微孔結(jié)構(gòu)，如圖 1.2 所示[9]。由于中沒有使用溶劑，，所以干法制膜法成本較低，適合大規(guī)模生產(chǎn)，所以特別是 PE、PP 和 PE/PP/PP 隔膜產(chǎn)業(yè)，還是以干法作為主要的制作工
【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】：2018
【分類號(hào)】：TM912

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本文編號(hào)：2617815