PVDF-HFP基聚合物微孔膜的制備及在鋰離子電池中的應(yīng)用.pdf

1、微孔型聚合物電解質(zhì)具有較高的室溫電導(dǎo)率、較好的熱力學穩(wěn)定性和機械性能，同時可降低組裝電池過程中對環(huán)境干燥程度的要求，是最有希望應(yīng)用于鋰離子電池的一類聚合物電解質(zhì)。尤其是以偏氟乙烯．六氟丙烯的共聚物PVDF-HFP(亦稱2801)為基質(zhì)材料制成的聚合物電解質(zhì)，兼具六氟丙烯高吸液力和偏氟乙烯高支撐性的特點，在聚合物鋰離子電池領(lǐng)域具有廣闊的發(fā)展前景。 本論文以PVDF-HFP(2801)為研究基質(zhì)，在對相轉(zhuǎn)移法及自然揮發(fā)法工藝的優(yōu)化基

2、礎(chǔ)上，通過添加PVP和SiO<,2>分別制備出2801/PVP、2801/SiO<,2>兩種復(fù)合聚合物微孔膜，對膜的相關(guān)性能進行了檢測和分析；同時將所制備的兩種電解質(zhì)膜組裝成鋰離子電池，對其電化學性能進行了表征。 首先，對相轉(zhuǎn)移法制備聚合物電解質(zhì)膜的相關(guān)工藝進行優(yōu)化，確定DMF為溶劑、去離子水為非溶劑、初成膜時間2h、凝固浴溫度室溫(23℃左右)，制備的聚合物膜性能最佳。 在此基礎(chǔ)上，通過添加PVP制備2801/PVP復(fù)

3、合聚合物電解質(zhì)，發(fā)現(xiàn)當2801：PVP為1：0.4(質(zhì)量比)時，該膜微觀形貌好、溶脹能力強，電導(dǎo)率高達5.85×10<'-3>S·cm<'1>，鋰離子遷移數(shù)為0.74，電化學穩(wěn)定窗口達到5.5V，滿足鋰離子電池使用要求。2801/PVP鋰離子電池在0.1C放電時首次放電容量可達136mAhg<'-1>，經(jīng)10次循環(huán)后，放電容量升高到139mAhg<'-1>左右，隨后保持平穩(wěn)，充放電效率為98.9﹪；放電平臺約為3.88V；0.5C、1C

4、放電容量分別為0.1C時的97﹪、94﹪。該聚合物鋰離子電池的界面阻抗隨著放電電壓的降低變化不大，而電化學阻抗逐漸增加；不同靜置時間下界面阻抗先減小后增大。 另一方面，將自然揮發(fā)法制備的2801/PVP聚合物電解質(zhì)也組裝成鋰離子電池，發(fā)現(xiàn)其在0.1C放電時首次放電容量可達142.37mAhg一，經(jīng)30次循環(huán)后，放電容量為136.68 mAhg<'-1>，充放電效率保持在96﹪左右；放電平臺為3.86V；0.5C、1C放電容量分別

5、為0.1C時的95.4﹪、92.2﹪。 其次，通過自然揮發(fā)法制備2801/SiO<,2>復(fù)合膜，發(fā)現(xiàn)當2801：SiO<,2>為1：0.1時，該膜微觀形貌較好，電導(dǎo)率為4.24×10<'-3>S·cm<'-1>，電化學穩(wěn)定窗口可達5.5V，鋰離子遷移數(shù)達0.65。2801/SiO<,2>鋰離子電池首次放電容量可達138mAhg<'-1>，首次充放電效率為88﹪，經(jīng)過3次循環(huán)后可逐步提高并保持在95﹪左右；放電容量隨循環(huán)次數(shù)的增加