靜電紡絲法制備鋰電隔膜的性能研究.pdf

1、單位代碼 1 0 4 7 6學 號 1 5 0 3 1 8 3 0 8 6分類號 T M 9 1 lI I I I I I I I I I IP I I I I I I I I I IY 3 4 3 6 7 2 1 河南衙瓤大孳碩士學位論文靜電紡絲法制備鋰電隔膜的性能研究專業(yè)學位領域：材料科學與工程專業(yè)學位類別： 工學碩士申 請 人： 馬文豪指導教師：楊書廷教授尹艷紅教授二。一八年五月摘要當前，可充電的鋰離子二次電池( L I B s

2、) 由于具有高能量／功率密度、長循環(huán)壽命，無記憶效應等特點，已經成為現(xiàn)有的能源儲備技術與系統(tǒng)設備不可或缺的重要部分，通常多用于各種便攜式電子設備，如筆記本電腦和手機等。最近，在電動汽車、電動自行車和電動工具等領域也開始應用。隔膜作為鋰離子電池的重要組成部分，可以將鋰離子電池陽極和陰極物理分隔開來，從而達到避免電池內部短路的基本要求，與此同時允許電解液中的鋰離子自由穿梭遷移，并阻止電子穿透隔膜。目前，通過干法過程或濕法過程制備的多微孔聚烯

3、烴隔膜，如聚丙烯( P P ) 和聚乙烯( P E ) 由于其優(yōu)異的機械強度和穩(wěn)定的化學性而得到廣泛應用。然而，聚烯烴隔膜的耐高溫性差、孔隙率低和對電解液的潤濕保液性差等問題影響了其在高比能動力鋰離子電池中的應用。因此，選擇適合動力鋰離子電池的隔膜材料對于保證電池的容量發(fā)揮、穩(wěn)定性和安全性是非常重要的。靜電紡絲技術是近幾年迅速發(fā)展起來的一種新的制膜技術，它是通過高壓電場作用于高分子溶液或者熔融狀態(tài)的高分子，在接收板上形成納米纖維膜。這種

4、膜具有3 D 的空間結構，因而比表面積大、孔隙率和吸液保液率高。本論文嘗試用靜電紡絲法，設計全新的鋰離子電池隔膜，并對其物理和電化學性能進行表征。具體的實驗內容如下：1 ．采用耐高溫的聚丙烯腈( P A N ) 為內芯核層材料、高親液性質的聚偏氟乙烯六氟丙烯共聚物( P V D F ．H F P ) 為外部殼層材料，通過靜電紡絲工藝制備具有核殼結構的紡絲隔膜。結果表明，紡絲膜在親液性、孔隙率、耐熱性、離子電導率和電化學窗口等方面，都優(yōu)于

5、P E 膜。采用這種隔膜組裝成的磷酸鐵鋰扣式電池在0 ．1 c 倍率下充放電1 0 0次后，電池放電比容量從1 5 9 ．4m A h g 。1 降到1 5 8 ．4n l A hg ～，容量保持率高達9 9 ．4 ％，同樣條件下，采用P E 隔膜組裝的電池容量保持率僅為9 6 ．2 ％。在1 0 C 時，由P A Y @ P V D F ．H F P 隔膜組裝的電池放電比容量比P E 隔膜的高約4 3 ．4 ％。2 ．采用靜電紡絲工藝