以聚乙烯醇(PVA)和二氧化鋯(ZrO₂)為成膜骨架材料和功能填料,利用相轉(zhuǎn)化法制備PVA-ZrO₂復(fù)合微孔鋰電隔膜。通過微觀形貌、孔隙率、電解液親和性、耐熱性及電化學(xué)性能等對其進行表征,考察ZrO₂添加量對隔膜性能的影響,并評價隔膜的電池循環(huán)性能和倍率性能。結(jié)果表明,當(dāng)PVA的濃度為10%、ZrO₂的添加量為1.5%時,復(fù)合隔膜的電解液潤濕性和熱穩(wěn)定性較好,其電解液接觸角僅為6°,吸液率達到210%,160℃下熱收縮率幾乎為0。該隔膜裝配電池的倍率容量和循環(huán)容量保持性優(yōu)異,16C電流下的放電容量為0.2C電流的50%,循環(huán)100次后容量保持約96%,優(yōu)于聚烯烴隔膜。

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【部分圖文】：

圖1相轉(zhuǎn)化法制膜過程示意圖

取不同質(zhì)量的ZrO2粒子，與適量PVA樹脂同時加至一定量去離子水中，進一步加熱至95℃，持續(xù)攪拌6h；停止攪拌后室溫靜置脫泡4h，獲得PVA樹脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%,ZrO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.5%、1%、1.5%、2%和2.5%的成膜溶液；然后將適量上述成膜溶液置于潔凈玻璃板上，用自....

圖3PE膜及PVA-ZrO2復(fù)合膜的孔隙率比較

隔膜的微觀結(jié)構(gòu)影響離子在其內(nèi)部的傳遞速率，孔隙率越高則離子傳輸阻力越小，反之越大。利用正丁醇浸漬法所得不同隔膜的孔隙率如圖3所示。由圖可見，與純PVA相轉(zhuǎn)化膜相比[15]，添加ZrO2填料可提高復(fù)合膜的孔隙率，且隨著ZrO2含量的增加復(fù)合膜的孔隙率隨之提高，膜MZ1、MZ2、MZ....

圖2不同ZrO2添加量的PVA-ZrO2復(fù)合膜的SEM圖

隔膜的微觀結(jié)構(gòu)直接影響其性能，圖2所示為不同ZrO2添加量的PVA-ZrO2復(fù)合膜的SEM圖。由圖可見，相轉(zhuǎn)化法所制備的復(fù)合膜呈現(xiàn)出三維網(wǎng)狀孔道結(jié)構(gòu)，ZrO2的含量對復(fù)合膜形貌影響較大。從表面形貌看，ZrO2填料含量的增加促使隔膜的孔徑變大，孔的開放程度得到提高。但是，當(dāng)ZrO2....

圖4不同隔膜的電解液性能

對不同隔膜的電解液吸收和保持能力做定量分析。如前述，相對于PE膜，本實驗的復(fù)合膜具有更高的孔隙率和更優(yōu)的電解液浸潤性，如圖4(b）所示，PVA-ZrO2復(fù)合膜的吸液率在30min左右即可達到150%以上，約為PE膜的2倍。在飽和狀態(tài)下，MZ1、MZ2、MZ3、MZ4和MZ5復(fù)合膜....

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