鋰離子電池用PVC改性聚合物電紡膜的制備及性能研究.pdf

1、近年來,用聚合物電解質(zhì)制備的聚合物鋰離子電池引起了許多研究者的普遍關(guān)注。與傳統(tǒng)的液態(tài)電解質(zhì)相比,聚合物電解質(zhì)具有許多優(yōu)點。這些優(yōu)點包括在電池內(nèi)部不存在短路、無電解液的滲漏以及在電極表面不存在易燃的反應(yīng)產(chǎn)物等。聚合物電解質(zhì)的這些優(yōu)點大大提高了聚合物鋰離子電池的各項性能,因此聚合物電解質(zhì)成為了聚合物鋰離子電池的重要研究內(nèi)容。
　　聚合物電解質(zhì)在實際應(yīng)用中應(yīng)同時具備良好的電化學性能和機械強度。但是直到現(xiàn)在,同時具有良好電化學性能和機械強

2、度的聚合物電解質(zhì)并不多。本文正是從聚合物電解質(zhì)的良好電化學性能和機械強度出發(fā),選取具有良好電化學性能的聚偏氟乙烯(PVDF)、聚丙烯腈(PAN)和聚甲基丙烯酸甲脂(PMMA)作為主基體,用無定形態(tài)且機械強度良好的聚氯乙烯(PVC)分別對其進行共混改性研究。研究內(nèi)容主要分為以下三個方面:
　　(1)選取PVDF作為主基體,用PVC對其進行改性研究。采用電紡法制備PVDF/PVC混合纖維膜,并對其物理和電化學性能進行研究。結(jié)果表明:適

3、量PVC的加入有效地降低了PVDF的結(jié)晶度。當PVDF和PVC的質(zhì)量比為8:2時,聚合物電解質(zhì)具有更低的結(jié)晶度,更高的吸液率和離子電導率(2.25×10-3Scm-1),其電化學穩(wěn)定窗口達到了5.1V。PVdF/PVC(8:2,w/w)組裝成的Li/LiFePO4電池0.1C下首次放電容量為145.1mAhg-1,且具有良好的循環(huán)性能。
　　(2)選取PAN作為主基體,用PVC對其進行改性研究。采用電紡法制備PAN/PVC混合纖維

4、膜,并對其進行物理和電化學性能研究。結(jié)果表明:純PAN基聚合物電解質(zhì)為凍膠狀態(tài),具有很差的機械性能,不能在實際中運用。加入PVC后,PAN/PVC混合膜都能成獨立存在的聚合物電解質(zhì)。當PAN和PVC的質(zhì)量比為8:2時,聚合物電解質(zhì)具有良好的電化學性能和機械強度。PAN/PVC(8:2,w/w)的離子電導率為1.05×10-3Scm-1,電化學穩(wěn)定窗口達到4.9V。界面分析結(jié)果表明聚合物電解質(zhì)PAN/PVC(8:2，w/w)與鋰金屬電極具

5、有良好的相容性。
　　(3)選取PMMA作為主基體,用PVC對其進行改性研究。采用電紡法制備PMMA/PVC混合纖維膜,并對其進行物理和電化學性能研究。結(jié)果表明:純PMMA電紡膜浸入1M LiClO4-EC/PC電解液中活化時完全溶解在其中。但將PVC加入到PMMA后能得到獨立存在的聚合物電解質(zhì)。PMMA/PVC基混合聚合物電解質(zhì)的離子電導率大于10-3Scm-1,電化學穩(wěn)定窗口大于4.5V。界面分析結(jié)果表明聚合物電解質(zhì)PMMA/