電紡法制備PVDF及其復(fù)合纖維膜用于鋰離子電池隔膜研究.pdf

1、鋰離子電池具有無記憶效應(yīng)、能量密度高、工作電壓高、使用壽命長及綠色環(huán)保無污染等優(yōu)點,成為各類電子產(chǎn)品的主力電源。新能源汽車等的逐漸普及,為鋰離子電池提供了廣闊的發(fā)展空間,同時也對其提出了更高的要求,隔膜成為制約其快速發(fā)展的瓶頸。大電流快速充放電的動力電池要求隔膜具有較高的離子電導(dǎo)率、吸液率等性能,而采用傳統(tǒng)方法制備的聚烯烴類隔膜孔隙率、吸液率較低,開發(fā)新一代的隔膜成為鋰電材料研究中的重心。
　　本文采用靜電紡絲方法制備了單一的聚偏

2、氟乙烯(PVDF)以及PVDF與有機、無機等復(fù)合納米纖維膜,并對其制備工藝和物理性能以及電化學性能等進行了研究。
　　采用靜電紡絲方法制備了單一的PVDF納米纖維膜,對其制備工藝進行了優(yōu)化。采用掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線衍射譜(XRD)、差示掃描量熱法(DSC)、交流阻抗、線性掃描伏安法、電池充放電等表征手段對纖維膜的形貌、結(jié)構(gòu)、結(jié)晶度、離子電導(dǎo)率、及電池充放電等性能進行了測試。結(jié)果表明:濃度為20％溶劑為 DMF/丙酮電紡

3、制得的纖維膜離子電導(dǎo)率為1.78×10-3S/cm,電化學穩(wěn)定窗口4.7V,能夠滿足鋰離子電池的充放電要求,并且具有較高的工作電壓和放電穩(wěn)定性,但其庫侖效率不穩(wěn)定。
　　鑒于單一PVDF納米纖維膜的缺點,制備了PVDF-PMMA復(fù)合纖維膜,通過各種表征和測試手段,最終確定了20%PVDF-PMMA(6/4)的納米纖維膜具有最佳的性能:其孔隙率高達71%、吸液率為350%,離子電導(dǎo)率為5.90×10-3S/cm、電化學穩(wěn)定窗口高達5

4、.5V,用其組裝的扣式半電池在0.5C放電條件下放電比容量高達124.5mAh/g,而相同條件下采用 PP/PE/PP膜組裝的扣式電池放電容量僅為100mAh/g,并且其庫侖效率十分穩(wěn)定。表面涂覆二氧化硅溶膠后,其在200℃下熱收縮率低于5%,具有較好的尺寸穩(wěn)定性。
　　制備了 PVDF-B2O3有機無機復(fù)合納米纖維膜以及采用同軸技術(shù)和交替紡絲的工藝嘗試性制備了具有芯殼結(jié)構(gòu)的 PVDF(丙酮/DMF)/PVDF(丙酮)及其具有三明