靜電紡醋酸纖維素-聚偏氟乙烯鋰離子電池隔膜的制備及性能研究.pdf

1、凝膠聚合物鋰離子電池解決了液體電解質(zhì)電池易漏液、形狀設(shè)計(jì)局限性大、安全隱患高等問(wèn)題，將成為今后鋰離子電池的研究重點(diǎn)。機(jī)械性能及化學(xué)穩(wěn)定性?xún)?yōu)良的PVDF及其共混多孔膜材料是凝膠聚合物鋰離子電池隔膜的重要發(fā)展方向，然而PVDF結(jié)晶度較高，一定程度上影響鋰離子電池的整體性能。本文將結(jié)晶度低、熱穩(wěn)定性好的CA與PVDF共混，采用靜電紡絲技術(shù)制備出綜合性能優(yōu)良的凝膠聚合物鋰離子電池隔膜。
　　 首先采用靜電紡絲技術(shù)，使用DMAc和丙酮為溶

2、劑、PVDF和CA為溶質(zhì)制備CA/PVDF納米纖維鋰離子電池隔膜，探討了紡絲液體系中溶劑體積比、溶質(zhì)質(zhì)量比對(duì)纖維膜形貌及纖維直徑離散程度的影響;采用響應(yīng)面優(yōu)化法研究了紡絲液濃度、紡絲電壓、接收距離和擠出速率對(duì)纖維膜形貌及纖維直徑離散程度的影響。結(jié)果表明，較佳的紡絲參數(shù)為溶劑體積比DMAc∶丙酮=3∶7，溶質(zhì)質(zhì)量比CA∶PVDF=2∶8，紡絲液濃度12.88 wt％，紡絲電壓20.61 kV，接收距離17.88cm，擠出速率0.95 ml

3、/h。
　　 利用SEM、FTIR、XRD、DSC、TG-DTG和TMA等測(cè)試手段研究了納米纖維膜的結(jié)構(gòu)、結(jié)晶性能和熱性能，并分析了不同CA/PVDF質(zhì)量比納米纖維膜的孔隙率、力學(xué)性能和親水/液性能，研究表明:PVDF中CA的加入降低了納米纖維膜的結(jié)晶度，其孔隙率、親水性、吸水率、吸液率、力學(xué)性能和熱穩(wěn)定性都有所提高，CA/PVDF納米纖維膜的孔隙率在70～88％之間，吸水率在250～420％之間，吸液率最高達(dá)768.2％，強(qiáng)度

4、可達(dá)到11.1MPa。
　　 最后，研究了CA/PVDF納米纖維膜的電化學(xué)性能，將制備的隔膜組裝成鋰離子扣式電池進(jìn)行交流阻抗、線性掃描伏安及充放電循環(huán)性能測(cè)試，研究表明:與純PVDF納米纖維隔膜相比，CA/PVDF納米纖維隔膜具有更好的離子電導(dǎo)率，最高可達(dá)3.2×10-3 S·cm-1，約為純PVDF納米纖維隔膜的二倍;二者的電化學(xué)穩(wěn)定窗口均達(dá)到4.5V;40次充放電循環(huán)后容量保留率都在87％以上，呈現(xiàn)良好的循環(huán)性能，但純PVD