靜電紡鋰離子池隔膜的開發(fā).pdf

1、作為鋰離子電池最為重要的部件之一，隔膜利潤高達(dá)70％，而國內(nèi)85％以上的隔膜依賴進(jìn)口，每年近10億元的市場被國外廠商壟斷。目前采用單/雙向拉伸技術(shù)制備的聚烯烴類隔膜依然存在孔隙率過低、不適于大功率放電、容易形成鋰結(jié)晶、不具備高溫?zé)衢]孔等安全保護(hù)性能的缺點(diǎn)。靜電紡絲技術(shù)制備的納米纖維膜具有極高的孔隙率，微米級的曲折孔及均勻的孔徑分布，原料可選性高，已成為目前鋰離子電池隔膜研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。
　　本文研究了靜電紡基礎(chǔ)理論中射流所帶電荷來

2、源及其作用機(jī)理，并將這些研究用于指導(dǎo)制備性能優(yōu)異的增強(qiáng)靜電紡納米纖維鋰離子電池隔膜，包括以下幾個(gè)方面:(1)采用逆向電場電紡絲裝置、電液分離式電紡絲裝置等研究靜電紡射流產(chǎn)生的原因和射流所帶電荷的來源，采用高速攝像及SEM等研究手段，探討電紡絲過程中電放射流弛豫時(shí)間與電紡絲裝置、電荷密度的關(guān)系，及其對靜電紡絲產(chǎn)品結(jié)構(gòu)性能的影響;(2)通過后處理增強(qiáng)多針頭交叉混合靜電紡絲技術(shù)制備納米纖維膜的研究，包括PAN/PVDF、PAN/PVDF-HF

3、P及PVDF/PVDF-HFP復(fù)合增強(qiáng)納米纖維膜的制備和物理性能研究;(3)PAN/PVDF、PAN/PVDF-HFP及PVDF/PVDF-HFP復(fù)合增強(qiáng)納米纖維膜應(yīng)用于鋰離子電池隔膜領(lǐng)域的相關(guān)性能研究，包括物理性能、電化學(xué)性能和電池性能研究。
　　本文的研究表明，靜電紡射流所帶電荷來源于溶液的電離，靜電紡絲射流可以由多種不同原理的裝置產(chǎn)生，靜電紡過程中剩余溶液的荷電性質(zhì)是在不斷地變化的，且這種變化對靜電紡絲產(chǎn)品的形貌有重要影響;

4、針頭交叉混合靜電紡絲技術(shù)制備納米纖維膜并通過后處理增強(qiáng)后，PAN/PVDF、PAN/PVDF-HFP及PVDF/PVDF-HFP復(fù)合增強(qiáng)納米纖維膜較普通納米纖維膜，強(qiáng)度提高了數(shù)倍，分別達(dá)到了22.3MPa、18.6MPa、28.4MPa，同時(shí)保留了優(yōu)良的孔隙率;應(yīng)用于鋰離子電池隔膜，復(fù)合增強(qiáng)納米纖維膜較普通聚烯烴類隔膜(CELGARD2400、CELGARD2325及旭化成雙拉伸膜)具有更高的離子電導(dǎo)率、更低的界面阻抗、更高的電化學(xué)穩(wěn)定