隨著環(huán)保觀念逐漸深入人心,新能源鋰離子電池作為清潔綠色能源備受研究人員重視,同時作為手機(jī)、筆記本、新能源汽車等設(shè)備的動力來源,安全、續(xù)航能力、倍率充放電能力都受到人們關(guān)注。隔膜作為鋰離子電池的關(guān)鍵部件,它的各種性能也同樣需要提高,需要具備安全性能好、電化學(xué)性能優(yōu)異等特點(diǎn)。本文主要以聚乙烯乙烯醇鋰（EVOH-Li）和熱塑性聚氨酯（TPU）為原料,運(yùn)用混紡和共紡兩種高壓靜電紡絲方法,制備鋰離子電池復(fù)合隔膜,隨后表征其化學(xué)結(jié)構(gòu)、微觀形貌,測試其熱穩(wěn)定性、孔隙率、吸液率、力學(xué)性能及電化學(xué)性能等。主要工作如下:首先,制備離子型聚合物EVOH-Li,隨后將EVOH-Li和TPU以混紡的方法制備成鋰離子電池隔膜,即將兩2種聚合物以一定比例混合制備成紡絲液,然后紡制成隔膜。隨后對其進(jìn)行測試,得出EVOH-Li和TPU質(zhì)量比為3﹕1,濃度為30%時,無紡布三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)形貌最好,且綜合性能最佳,其中,120℃熱處理2 h后宏觀尺寸無明顯變化,斷裂應(yīng)力為5.46 MPa,斷裂伸長率為61.19%,孔隙率為81%,吸液率為306%,離子電導(dǎo)率為5.42×10^-4S/cm,界面阻抗約為43... 

【文章來源】：哈爾濱理工大學(xué)黑龍江省

【文章頁數(shù)】：52 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

鋰離子電池的基本構(gòu)造及原理圖

哈爾濱理工大學(xué)理學(xué)碩士學(xué)位論文-4-圖1-2靜電紡絲原理圖Fig.1-2Electrospinningdeviceandprinciple1.3.2靜電紡絲無紡布結(jié)構(gòu)的影響因素靜電紡絲無紡布是微納米級纖維絲互相交錯而成，因此纖維絲直徑的大孝纖維絲取向、孔徑大小及分布是影響無紡布的主要因素。而溶液靜電紡絲中，影響隔膜形貌結(jié)構(gòu)的工藝參數(shù)主要有聚合物參數(shù)、溶液參數(shù)、溶劑參數(shù)和控制參數(shù)等[23,24]。其中聚合物參數(shù)主要包括聚合物種類，聚合物相對分子質(zhì)量，聚合物溶解性等。溶液參數(shù)主要包括溶液黏度，溶液表面張力，導(dǎo)電性等。溶劑參數(shù)主要包括揮發(fā)性，蒸汽壓，沸點(diǎn)，電導(dǎo)率，表面張力等。控制參數(shù)主要包括電壓，流速，噴絲頭與極板之間的距離，溫度及濕度等。由此可見靜電紡絲所涉及到的各種工藝參數(shù)對不同聚合物纖維直徑和微觀形貌的影響都存在一個最佳值，同時在靜電紡絲制備過程中可通過對不同工藝參數(shù)的調(diào)整，制備出纖維直徑、孔隙結(jié)構(gòu)以及膈膜厚度符合要求的無紡布。1.4靜電紡絲制備鋰離子電池隔膜隨著大規(guī)模電能存儲和高性能電動汽車需求的增長，能量密度和功率密度對鋰離子電池越來越重要。納米結(jié)構(gòu)的電池隔膜具有高的表面體積比，高的孔隙率和短的離子擴(kuò)散距離，這些優(yōu)點(diǎn)使離子傳輸效率，電池容量和能量密度都會有所增加[25]。靜電紡絲是一種簡單且工業(yè)可行的技術(shù)，可用于生產(chǎn)具有可控納米結(jié)構(gòu)的納米纖維，例如核-殼結(jié)構(gòu)，中空結(jié)構(gòu)和多通道結(jié)構(gòu)等。

哈爾濱理工大學(xué)理學(xué)碩士學(xué)位論文-16-圖3-1不同配比EVOH-Li/TPU混紡膜的紅外光譜圖Fig.3-1FTIRspectraofEVOHLi/TPUmixed-spinningseparatorswithdifferentratio3.2微觀形貌質(zhì)量比不同的兩種聚合物直接影響了隔膜的形貌特征和各種性能。本節(jié)對不同配比的混紡液進(jìn)行紡絲，分析討論了不同配比對納米纖維隔膜的結(jié)構(gòu)和微觀形貌影響。靜電紡絲工藝參數(shù)固定設(shè)置為電壓22.5kV，噴頭到滾筒之間的接收距離為18cm，推進(jìn)速度為1.25ml/h，滾筒收集速度為200r/min，紡絲時間為3h。圖3-2為不同配比EVOH-Li/TPU混紡膜的SEM圖。圖（a）為EVOH-Li/TPU質(zhì)量比1﹕1的隔膜微觀形貌圖，由圖可以看出隔膜中纖維絲的直徑為0.2~1.5μm，纖維直徑范圍較寬，并且纖維絲之間溶并現(xiàn)象較多，出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因是在紡絲過程中溶劑揮發(fā)不完全，纖維絲到收集滾筒上依然有部分溶劑未揮發(fā)，溶解了成型的纖維絲，出現(xiàn)纖維絲粘連在一起的情況。由圖還可以看出隔膜的孔隙較大且不均勻，這將會導(dǎo)致隔膜中電解液分布不均勻，致使電化學(xué)性能變差。圖（b）為EVOH-Li/TPU質(zhì)量比2﹕1的隔膜微觀形貌圖，由圖可以看出隔膜中纖維絲的直徑為0.2~1.0μm，與質(zhì)量比為1﹕1的隔膜相比，纖維直徑范圍變窄，溶并現(xiàn)象減少，隔膜中孔隙變小且變得較為均勻，更適合吸收電解液來保證較好的電化學(xué)性能。圖（c）為EVOH-Li/TPU質(zhì)量比3﹕1的隔膜微觀形貌圖，由圖可以看出隔


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