本文關鍵詞：浸涂—刮涂法改性聚對苯二甲酸乙二醇酯隔膜

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【摘要】：隔膜是鋰離子電池的重要組成部分,其性能優(yōu)劣直接影響著電池電化學性能和安全性能。由于商業(yè)化的聚烯烴隔膜存在著熱穩(wěn)定性差、電解液潤濕性差、孔隙率低等缺點,使得鋰離子電池已經無法滿足高功率密度、高能量密度和高安全性的要求。聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)無紡布隔膜具有高的孔隙率、電解液潤濕性和高的熔點,被考慮用作鋰離子電池隔膜。本文針對聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)無紡布隔膜大孔徑及孔徑分布不均勻的問題對其進行改性,并選用PP隔膜作對照。首先,利用浸涂-刮涂法在PET無紡布隔膜表面涂覆Al_2O_3/PVDF-HFP涂層,探究了不同比例的Al_2O_3/PVDF-HFP(比例分別為70/30,50/50,30/70,0/100,復合隔膜分別命名為P-7,P-5,P-3和P-0)對復合隔膜性能的影響。測試復合隔膜的SEM圖像、透氣性、孔隙率、電解液潤濕性、離子電導率、熱穩(wěn)定性和電化學性能,結果表明復合隔膜P-3和P-0具有優(yōu)秀的理化性能和電化學性能。P-3和P-0隔膜在室溫下的離子電導率分別為1.098mS/cm和1.071mS/cm,遠遠的高于PP隔膜的0.654mS/cm。P-3和P-0復合隔膜組裝電池具有優(yōu)秀的循環(huán)和倍率性能。其次,根據上述結果對實驗進行進一步的優(yōu)化。在P-0復合隔膜工藝參數的基礎上,探索不同的烘干溫度對復合隔膜性能的影響。本文探索了在50℃、80℃和110℃下烘干制備的復合隔膜,分別命名為P-0,P-1,P-2。測試復合隔膜的理化性能和電化學性能,結果表明隨著烘干溫度的升高,復合隔膜的涂層孔徑變小,但也不能無限升高,當溫度為110℃時,孔結構有塌陷之勢。通過測試結果可知,復合隔膜P-1(即烘干溫度為80℃)具有優(yōu)秀的理化性能和電化學性能。最后,在以上實驗結果的基礎上,探索不同比例的SiO_2/Al_2O_3陶瓷顆粒,PVDF-HFP作為粘結劑,在PET隔膜表面涂覆。分別探究了SiO_2/Al_2O_3=0/1,3/7,1/1,7/3,1/0,復合隔膜命名為S-0,S-1,S-2,S-3,S-4。研究發(fā)現(xiàn)復合隔膜S-1表面具有良好的間質空隙,高的熱穩(wěn)定性和電解液潤濕性。S-1隔膜組裝電池表現(xiàn)出優(yōu)秀的循環(huán)性能和倍率性能。
【關鍵詞】：鋰離子電池 復合隔膜 Al_2O_3/PVDF-HFP 烘干溫度 SiO_2/Al_2O_3
【學位授予單位】：燕山大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TQ051.893;TM912
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-20
• 1.1 引言11-12
• 1.2 鋰離子電池12-13
• 1.3 鋰離子電池隔膜13-17
• 1.3.1 隔膜簡介13
• 1.3.2 鋰離子電池隔膜的作用和要求13-14
• 1.3.3 鋰離子電池隔膜的研究現(xiàn)狀14-17
• 1.4 鋰離子電池隔膜的研究進展17-18
• 1.4.1 聚烯烴的改性研究17
• 1.4.2 聚合物隔膜的改性研究17-18
• 1.5 本論文的研究意義以及主要研究內容18-20
• 1.5.1 本論文的研究目的及意義18
• 1.5.2 本論文的主要研究內容18-20
• 第2章 實驗部分20-28
• 2.1 實驗藥品和儀器20-21
• 2.2 復合隔膜的制備21-22
• 2.2.1 不同Al_2O_3/PVDF-HFP比例的復合隔膜的制備21-22
• 2.2.2 不同溫度下烘干的復合隔膜22
• 2.2.3 SiO_2-Al_2O_3/PVDF-HFP混合涂覆制備復合隔膜22
• 2.3 鋰離子電池的制備22-25
• 2.3.1 正極極片的制備22-23
• 2.3.2 負極極片的制備23-24
• 2.3.3 組裝2025型扣式電池24-25
• 2.4 測試方法與表征手段25-28
• 2.4.1 基礎性能測試25-26
• 2.4.2 電化學性能測試26-28
• 第3章 不同Al_2O_3/PVDF-HFP比例的復合隔膜的制備28-45
• 3.1 復合隔膜的基礎理化性能測試28-38
• 3.1.1 隔膜的厚度測試28
• 3.1.2 隔膜的表面形貌測試28-31
• 3.1.3 隔膜的孔徑及分布31-34
• 3.1.4 隔膜的透氣性及孔隙率34-35
• 3.1.5 隔膜的電解液潤濕性測試35-37
• 3.1.6 隔膜的熱穩(wěn)定性37-38
• 3.2 電化學性能測試38-44
• 3.2.1 離子電導率測試38
• 3.2.2 隔膜的電化學穩(wěn)定窗口38-39
• 3.2.3 電池的自放電性能39-40
• 3.2.4 電池的循環(huán)性能40-42
• 3.2.5 電池的倍率性能42-43
• 3.2.6 電池的安全性能43-44
• 3.3 本章小結44-45
• 第4章 不同溫度烘干的復合隔膜45-60
• 4.1 隔膜的基本理化性能測試45-54
• 4.1.1 隔膜的厚度45-46
• 4.1.2 隔膜的表面及截面形貌46-47
• 4.1.3 隔膜的孔徑及孔徑分布47-50
• 4.1.4 隔膜的透氣性及孔隙率50-51
• 4.1.5 隔膜的電解液潤濕性51-52
• 4.1.6 隔膜的熱穩(wěn)定性52-54
• 4.2 電化學性能測試54-59
• 4.2.1 離子電導率54
• 4.2.2 電化學穩(wěn)定窗口54-55
• 4.2.3 電池的自放電性能55-56
• 4.2.4 電池的循環(huán)性能56-58
• 4.2.5 電池的倍率性能58
• 4.2.6 電池的安全性能58-59
• 4.3 本章小結59-60
• 第5章 SiO_2-Al_2O_3/PVDF-HFP混合涂覆制備復合隔膜60-76
• 5.1 復合隔膜的基礎理化性能測試60-70
• 5.1.1 隔膜的厚度60-61
• 5.1.2 復合隔膜的表面和截面形貌61-63
• 5.1.3 隔膜的孔徑及孔徑分布63-66
• 5.1.4 隔膜的透氣性及孔隙率66-67
• 5.1.5 隔膜的電解液潤濕性67-69
• 5.1.6 隔膜的離子電導率69
• 5.1.7 隔膜的熱穩(wěn)定性69-70
• 5.2 隔膜的電化學性能70-74
• 5.2.1 電化學穩(wěn)定窗口70
• 5.2.2 電池的自放電性能70-71
• 5.2.3 電池的循環(huán)性能71-73
• 5.2.4 電池的倍率性能73
• 5.2.5 電池的安全性能73-74
• 5.3 本章小結74-76
• 結論76-78
• 參考文獻78-83
• 攻讀學位期間承擔的科研任務與主要成果83-84
• 致謝84

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