本文關鍵詞：聚芳醚基鋰離子電池隔膜的制備與性能研究

  更多相關文章： 聚芳醚 交聯(lián) 熱穩(wěn)定性 改性 多孔隔膜

【摘要】：由于具有高的能量密度和高的輸出功率，反復充放電，并且無記憶效應等特點，鋰離子電池已經(jīng)成為人們生活中理想的可移動儲能設備和動力來源。隔膜是鋰離子電池中的重要組成部分，置于陰陽兩極之間，它的主要功能是防止陰陽兩極發(fā)生物理接觸導致短路，并且可以使鋰離子在兩電極間自由的穿梭。因此必須要求隔膜材料符合以下要求：無限大的電阻率，優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和機械性能，良好的耐溶劑性和電解液潤濕性。商品化的隔膜材料是聚烯烴類及其復合材料，雖然他們具有良好的機械性能和化學穩(wěn)定性，但是由于聚烯烴隔膜的孔隙率低，以及因其結晶性導致親水性較差。特別是其熔點低，熱穩(wěn)定性差等缺點，嚴重影響了電池的安全性能和應用范圍，尤其是要求高能量密度和高功率的電動汽車，航空航天等領域。因此，選擇高耐熱等級的且綜合性能優(yōu)異的材料是一項緊迫而且艱巨的任務。 含有芳香環(huán)的高分子材料通常具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性和機械強度，可以很好地被用作鋰離子電池隔膜材料。聚芳醚酮和聚醚砜樹脂都是綜合性能優(yōu)異的特種工程塑料，具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性，良好的機械強度，優(yōu)良的化學穩(wěn)定性和杰出的電絕緣性等特點。但是大多數(shù)聚芳醚酮具有耐溶劑性質，制備隔膜的方法受到了一定的限制，并且聚合物隔膜的表面是疏水的，不利于電解液的浸潤與吸收。 本論文從分子設計、材料選擇、制備方法以及表面改性等方面來解決和改善這些問題。利用帶有雙鍵官能團的烯丙基雙酚A，含有酯基的酚酞和4,4’-二氟二苯甲酮三種原料為單體，通過親核反應合成了含有不同交聯(lián)點的三元共聚物。該聚合物具有良好的溶解性，熱穩(wěn)定性和機械性能，結合相分離法與倒相法制備多孔膜，再經(jīng)過紫外交聯(lián)，得到具有良好耐電解液能力的多孔膜材料。同時，該材料具有良好的電解液浸潤性能。制備的多孔膜具有高孔隙率，并表現(xiàn)出優(yōu)異的熱穩(wěn)定性，電解液潤濕性和電化學性能。 利用靜電紡絲法制備聚醚砜納米纖維膜，在納米纖維表面原位聚合多巴胺，，得到聚多巴胺包覆的聚醚砜納米纖維膜。XPS和SEM的測試結果表明，聚多巴胺成功的包覆在聚醚砜納米纖維膜表面。包覆聚多巴胺后，納米纖維膜的孔隙率，厚度以及纖維的直徑幾乎沒有變化。同時，包覆的聚多巴胺層提高了納米纖維膜的親水性，電解液吸收率和首次充放電性能，特別是熱穩(wěn)定性得到顯著提高。 通過熔融共混的方法制備聚醚醚酮多孔膜。聚醚醚酮多孔膜具有良好的機械性能和優(yōu)異的熱穩(wěn)定性。通過聚多巴胺改性，多孔膜的電解液潤濕性得到明顯提高。
【關鍵詞】：聚芳醚 交聯(lián) 熱穩(wěn)定性 改性 多孔隔膜
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM912
【目錄】：

• 中文摘要4-6
• Abstract6-12
• 第一章 緒論12-32
• 引言12-13
• 1.1 鋰離子電池的發(fā)展與應用13-14
• 1.2 鋰離子電池的組成14-15
• 1.3 鋰離子電池隔膜及其重要性15-18
• 1.4 隔膜與鋰離子電池性能的關系18-19
• 1.5 鋰離子電池隔膜的材料種類19-21
• 1.5.1 聚烯烴類隔膜19-20
• 1.5.2 無紡布隔膜20-21
• 1.5.3 復合材料隔膜21
• 1.6 制備鋰離子電池隔膜的主要方法21-26
• 1.6.1 濕法過程22-23
• 1.6.2 干法過程23-24
• 1.6.3 相分離過程24-25
• 1.6.4 紡絲過程25-26
• 1.6.5 發(fā)泡過程26
• 1.7 隔膜的改性方法26-28
• 1.8 含有芳雜環(huán)聚合物的特性28-30
• 1.9 本論文設計思想30-32
• 第二章 實驗試劑與測試方法32-37
• 2.1 實驗主要原料和試劑32-33
• 2.2 測試儀器與方法33-37
• 第三章 可交聯(lián)聚芳醚酮多孔隔膜的制備與性能研究37-52
• 引言37-38
• 第一節(jié) 可交聯(lián)聚芳醚酮的制備與表征38-44
• 3.1.1 P-PAEK 聚合物的合成與結構表征38-41
• 3.1.2 P-PAEK 聚合物的溶解性，熱性能和熱機械性能測試41-44
• 第二節(jié) c-P-PAEK與 c-P-PAEK/PVDF 多孔隔膜的制備與性能研究44-51
• 3.2.1 c-P-PAEK 與 c-P-PAEK/PVDF 多孔隔膜的制備44-45
• 3.2.2 c-P-PAEK 與 c-P-PAEK/PVDF 多孔隔膜的形貌表征45-46
• 3.2.3 c-P-PAEK 與 c-P-PAEK/PVDF 多孔隔膜的熱尺寸穩(wěn)定性測試46-47
• 3.2.4 c-P-PAEK 與 c-P-PAEK/PVDF 多孔隔膜孔隙率和電解液吸收率,電解液擴散和接觸角測試47-48
• 3.2.5 c-P-PAEK/PVDF 電化學性能測試48-51
• 本章小結51-52
• 第四章 聚多巴胺改性聚醚砜納米纖維膜的制備與性能研究52-63
• 引言52-54
• 第一節(jié) 聚多巴胺改性聚醚砜纖維多孔膜的制備54
• 4.1.1 聚醚砜纖維多孔膜的制備54
• 4.1.2 對聚醚砜纖維多孔膜進行聚多巴胺包覆改性54
• 第二節(jié) 聚多巴胺改性聚醚砜纖維多孔膜的表征與測試54-62
• 4.2.1 PES 與 PES-PDA 納米纖維膜的 SEM 和 XPS 表征54-56
• 4.2.2 PES 與 PES-PDA 納米纖維膜的熱性能測試56-58
• 4.2.3 PES 與 PES-PDA 納米纖維膜浸潤性測試58-60
• 4.2.4 PES 與 PES-PDA 納米纖維膜耐電解液測試60-61
• 4.2.5 PES 與 PES-PDA 納米纖維膜電化學性能測試61-62
• 本章小結62-63
• 第五章 聚醚醚酮多孔膜的制備初探63-69
• 引言63
• 第一節(jié) 聚醚醚酮多孔膜的制備63-64
• 5.1.1 聚醚醚酮多孔膜的制備63-64
• 第二節(jié) 聚醚醚酮多孔膜的性能表征64-68
• 5.2.1 聚醚醚酮多孔膜的 SEM 表征64
• 5.2.2 聚醚醚酮多孔膜的熱機械性能測試64-65
• 5.2.3 聚醚醚酮多孔膜的熱尺寸穩(wěn)定性測試65-67
• 5.2.4 聚醚醚酮多孔膜的電解液潤濕性測試67-68
• 本章小結68-69
• 結論69-70
• 參考文獻70-78
• 作者簡歷78-79
• 致謝79

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 雷晶晶;李秋紅;陳立寶;張金頂;王太宏;;動力鋰離子電池管理系統(tǒng)的研究進展[J];電源技術;2010年11期

2 龐金輝;張海博;姜振華;;聚芳醚酮樹脂的分子設計與合成及性能[J];高分子學報;2013年06期

3 吳忠文;特種工程塑料聚芳醚酮[J];化工新型材料;1999年11期

4 唐旭東;王艷;賀征華;;特種工程塑料聚芳醚酮的研究進展[J];天津科技大學學報;2006年01期

本文編號：662339