電池用聚合物電解質(zhì)膜PVDF-HFP的制備及性能研究.pdf

1、本文以聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物PVDF-HFP為基質(zhì)，采用Bellcore制膜法制備了PVDF-HFP聚合物電解質(zhì)膜，通過改變增塑劑DBP的含量、溶劑的種類及溶劑的含量制備了不同條件下的聚合物電解質(zhì)膜，分別研究了增塑劑含量、溶劑含量等對(duì)聚合物電解質(zhì)膜的吸液率、表面形貌、機(jī)械性能、離子電導(dǎo)率、電化學(xué)穩(wěn)定窗口等的影響；對(duì)制備工藝進(jìn)行了優(yōu)化，研究了各種添加劑如PC、EC、DBP及納米Al2O3對(duì)聚合物電解質(zhì)膜的離子電導(dǎo)率、吸液率等性能的綜合

2、影響。
　　加入增塑劑DBP后，聚合物電解質(zhì)膜內(nèi)孔隙增多，吸液率增大，離子電導(dǎo)率由10-5S·cm-1上升到10-3S·cm-1，但聚合物膜機(jī)械強(qiáng)度有所降低。通過XRD及FTIR測試可知，添加增塑劑后的測試圖中不含有DBP的特征峰，說明DBP在洗滌的過程中萃取得比較完全。
　　分別用溶劑DMAC及NMP制備了聚合物電解質(zhì)膜，在增塑劑與溶劑體積比為20％時(shí)，聚合物膜的離子電導(dǎo)率均能達(dá)到10-3S·cm-1，且以NMP為溶劑的聚

3、合物膜的電導(dǎo)率比以DMAC為溶劑的電導(dǎo)率高出大約35%。從SEM測試圖上也可以看出，不含DBP時(shí)，溶劑為NMP條件下制備的聚合物膜孔徑比溶劑為DMAC時(shí)大，孔隙多，吸液率大，離子電導(dǎo)率高。
　　在增塑劑含量及聚合物基質(zhì)含量一定的條件下，隨溶劑含量的增大，聚合物膜的吸液率先增大后基本保持不變，機(jī)械強(qiáng)度及離子電導(dǎo)率則先增大后減小，通過SEM測試可知，膜的表面形貌無明顯變化。
　　通過正交實(shí)驗(yàn)，對(duì)聚合物膜的制備工藝進(jìn)行了優(yōu)化，實(shí)驗(yàn)

4、發(fā)現(xiàn)，聚合物電解質(zhì)膜的電化學(xué)穩(wěn)定窗口均在使用范圍內(nèi)，且正交實(shí)驗(yàn)下的聚合物膜的電化學(xué)穩(wěn)定窗口較高，一般都在5.0V以上，且機(jī)械性能較好。通過正交實(shí)驗(yàn)的結(jié)果分析可知，聚合物電解質(zhì)膜的離子電導(dǎo)率隨DBP、PC含量的增大而增大，隨EC含量的增大而降低，隨納米Al2O3含量的增大離子電導(dǎo)率先增大后減??；各添加劑對(duì)聚合物電解質(zhì)膜的離子電導(dǎo)率的影響順序?yàn)椋篋BP>納米Al2O3>EC>PC。根據(jù)添加劑對(duì)聚合物膜的綜合影響，得出最佳實(shí)驗(yàn)方案為：各物質(zhì)之