微孔膜機(jī)械性能與熱穩(wěn)定性能的數(shù)值分析.pdf

1、帶微納孔洞結(jié)構(gòu)的聚烯烴薄膜不僅具有良好的機(jī)械性能，還有較好的離子穿透能力，其中聚乙烯、聚丙烯微孔膜具有較高孔隙率、較低的電阻、較好的力學(xué)性能、較穩(wěn)定的化學(xué)性能、良好的彈性，因此在鋰離子電池隔膜領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。隔膜在鋰離子電池中起到的作用是既要分隔正負(fù)極又要保證鋰離子的正常通過，隔膜的性能將直接影響電池的容量、安全與循環(huán)性能。當(dāng)前大多數(shù)研究者都是從實(shí)驗(yàn)角度來觀察隔膜孔洞形成情況，檢測薄膜的力學(xué)性能，很少用計(jì)算機(jī)模擬來研究薄膜微孔結(jié)構(gòu)的形

2、成機(jī)制。本文采用計(jì)算機(jī)對(duì)聚乙烯薄膜進(jìn)行分子動(dòng)力學(xué)模擬，從微觀尺度上探討微孔薄膜的孔洞形成機(jī)制、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、機(jī)械性能、熱穩(wěn)定性能、鋰離子穿透率，同時(shí)研究微觀結(jié)構(gòu)與宏觀特性之間的相互關(guān)系。主要研究內(nèi)容分為以下三個(gè)部分:
　　首先對(duì)純聚乙烯薄膜進(jìn)行分析，采用自回避隨機(jī)游走的方法生成粒子的空間坐標(biāo)位置，建立簡化粗粒化模型，對(duì)該粗粒化模型進(jìn)行熔融、降溫結(jié)晶，得到更接近真實(shí)狀態(tài)下的半晶態(tài)聚乙烯材料，用半結(jié)晶薄膜模型進(jìn)行拉伸，研究此薄膜的成孔機(jī)制

3、與力學(xué)性能。結(jié)果表明，純聚乙烯薄膜具有良好的力學(xué)性能與成孔性能，在微觀尺度上解釋了薄膜孔洞生成的演變過程。
　　然后是對(duì)含有2.8％納米增強(qiáng)粒子二氧化硅聚乙烯薄膜的機(jī)械性能與熱穩(wěn)定能的研究。對(duì)SiO2/聚乙烯薄膜進(jìn)行熔融、降溫結(jié)晶，并對(duì)復(fù)合材料的力學(xué)性能與熱穩(wěn)定性能模擬分析。研究發(fā)現(xiàn)，2.8％SiO2納米粒子的加入使聚乙烯的屈服強(qiáng)度與彈性模量分別提高了26.6％與19.9％，熔點(diǎn)提高了11℃。
　　最后分析了聚乙烯薄膜孔洞結(jié)