靜電紡取向纖維的制備及在增強(qiáng)鋰離子電池隔膜中的應(yīng)用.pdf

1、靜電紡絲法制備的納米纖維鋰離子電池隔膜具有較高的孔隙率和優(yōu)良的電化學(xué)性能。但是，靜電紡納米纖維之間無(wú)有效粘結(jié)點(diǎn)導(dǎo)致隔膜力學(xué)性能較差。針對(duì)上述問(wèn)題，本文采用靜電紡絲法制備了聚丙烯腈(PAN)取向纖維膜，并將其應(yīng)用于鋰離子電池隔膜體系中從而制備了單一組分、三層復(fù)合結(jié)構(gòu)的PAN“自增強(qiáng)”隔膜，以及將其與聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)復(fù)合制備了雙組份、三層復(fù)合結(jié)構(gòu)的PET/PAN/PET復(fù)合隔膜。
　　靜電紡絲過(guò)程中采用滾筒作為接收裝置制

2、備具有一定取向的PAN纖維膜。利用SEM圖像分析法統(tǒng)計(jì)纖維直徑、纖維取向角度，并測(cè)試了纖維膜的力學(xué)性能、孔隙率、吸液率。研究表明:滾筒轉(zhuǎn)速的提高有利于減小纖維直徑，改善纖維取向程度，纖維膜在收集線速度方向的拉伸斷裂強(qiáng)度大幅度提高，卻不利于隔膜孔隙率、吸液率的提高;過(guò)高的滾筒轉(zhuǎn)速造成纖維取向程度有所降低，使纖維膜在收集線速度方向的拉伸斷裂強(qiáng)度有所減小。適當(dāng)提高滾筒轉(zhuǎn)速，有利于增強(qiáng)靜電紡絲過(guò)程中射流的機(jī)械牽伸作用，提高纖維取向程度，提高纖維

3、膜的拉伸強(qiáng)度。
　　將PAN取向纖維膜與PAN雜亂纖維膜復(fù)合，制備單一組分、三層結(jié)構(gòu)的PAN“自增強(qiáng)”鋰離子電池隔膜。測(cè)試表明:“自增強(qiáng)”隔膜力學(xué)性能得到明顯改善，其在收集線速度方向上的拉伸斷裂強(qiáng)度達(dá)到13.1 MPa，“自增強(qiáng)”隔膜孔隙率、吸液率分別為78.3％、356.3％，20℃時(shí)離子電導(dǎo)率為0.631 mS/cm，且離子電導(dǎo)行為符合Arrhenius方程，電化學(xué)穩(wěn)定窗口達(dá)到5.1 V;“自增強(qiáng)”隔膜組裝的鋰離子電池首次放電

4、比容量為138.4 mAh/g，并且36次循環(huán)后放電比容量保持率為80.0％。
　　將PAN取向纖維膜與PET雜亂纖維膜復(fù)合，制備雙組份、三層結(jié)構(gòu)的PET/PAN/PET復(fù)合隔膜。測(cè)試表明:復(fù)合隔膜在收集線速度方向上的拉伸斷裂強(qiáng)度大幅度提高，達(dá)到9.2MPa，20℃時(shí)離子電導(dǎo)率為0.553 mS/cm，且離子電導(dǎo)行為符合Arrhenius方程，電化學(xué)穩(wěn)定窗口高達(dá)5.1 V;復(fù)合隔膜組裝的鋰離子電池首次放電比容量為138.2 mAh