静电纺丝制备聚酰亚胺交联纳米纤维膜及其作为锂电隔膜的应用研究

发布时间：2016-10-28 16:33

  本文关键词：纳米材料设计、合成及其储能应用研究，，由笔耕文化传播整理发布。

《北京化工大学》 2015年

静电纺丝制备聚酰亚胺交联纳米纤维膜及其作为锂电隔膜的应用研究

袁利娟  

【摘要】：锂离子二次电池由于其容量高、循环寿命长、工作电压高以及优异的安全性能,在电动车、智能手机、笔记本电脑等电子电动产品中有广泛应用。随着新能源领域的不断发展,大容量、小尺寸、耐高温、安全性能优越的锂离子二次电池的开发与研究受到了很大的关注。电池隔膜在电池中的重要作用是阻隔正负极间电子流通,避免电池短路,同时,给锂离子提供快速迁移通道。传统的锂离子电池隔膜主要是聚烯烃微孔隔膜,这种隔膜由于较低的孔隙率、持液率、电解液浸润性以及其较低的熔融温度,使其无法满足高性能安全锂离子电池的使用。因此,研究开发具有高孔隙率、持液率、离子电导率、高温稳定性优异的新型锂离子电池隔膜成为近几年电池领域和新能源领域的研究热点。聚酰亚胺(PI)纳米纤维膜综合了纳米纤维膜高孔隙率、高比表面积的优势和聚酰亚胺材料优异的耐高温性、化学稳定性、阻燃自熄性能和化学极性等优点,成为最具潜力的新型锂离子电池隔膜。但是,由于PI纳米纤维膜高达80%-90%的孔隙率以及纤维之间松散搭接,结构蓬松的原因,PI纳米纤维膜的力学强度较低。该缺点阻碍了PI纳米纤维膜在锂离子电池隔膜中的推广应用。本文通过碱液刻蚀预处理聚酰胺酸(PAA)纳米纤维膜的方法,使搭接纳米纤维在刻蚀和热亚胺化过程中,发生一种类似“融接”的现象,制备出具有交联结构的PI纳米纤维膜。这种交联结构的形成改善了纤维之间松散搭接的问题,增加了纤维之间的相互作用力,使纤维更加致密。这种交联结构的引入使PI纳米纤维膜的孔隙率、吸液率和离子电导率下降了10%-20%,但是,PI纳米纤维膜的拉伸强度由原来的10.8MPa提高到了37.5PMa,热形变温度从328℃提高到了380℃,这极大的提高了PI纳米纤维膜作为锂电隔膜的广泛应用价值。和Celgard2400隔膜相比,交联PI隔膜具有高的孔隙率、持液率、电解液浸润性、离子电导率和优异的热尺寸稳定。用作锂离子电池隔膜时,交联PI隔膜更表现出优异的充放电性能、大容量和循环稳定性,在5C倍率下的放电比容量比Celgard2400隔膜高出30%。而且,交联PI隔膜具有优异的高温稳定性,在120。C的高温测试下仍能保持稳定的充放电性能,没有容量衰减。

【关键词】：
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB383.2;TM912
【目录】：

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  本文关键词：纳米材料设计、合成及其储能应用研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：156747