高安全锂离子电池隔膜的制备及应用基础研究
发布时间：2021-08-09 06:58
隔膜作为锂离子电池的重要组成部分,虽然没有直接参与电池的电化学反应,但是却对电池的安全性能和电化学性能有着重要影响。而目前商业化的聚烯烃隔膜存在着热稳定性低以及对电解液浸润性差这两大缺点。其较差的耐热性,使得电池在过热时,隔膜会发生收缩现象,导致电池短路甚至引发火灾。同时聚烯烃隔膜与电解液的相容性差,进一步会影响电解液的持有率与保有率,从而影响电池大倍率下的充放电性能和循环性能。这就限制了锂离子电池从小型设备向电动车,大型能量存储系统的应用。更进一步的,聚烯烃隔膜必须配合易燃的液态电解液用于锂离子电池,这就对锂离子电池在高温下的使用埋下了安全隐患。因此针对以上问题,本论文以锂离子电池隔膜为研究对象,选取了以下两种途径来改善锂离子电池的安全性能和电化学性能。一,提高隔膜自身的热稳定性。通过静电纺丝法结合热处理后制备得到了纳米二氧化硅修饰的聚酰亚胺纳米纤维膜（PI-SiO2）,同时对PI-SiO2膜进行了微观形貌,孔隙率,电解液浸润性,热稳定性和机械稳定性的测试,进一步考察了PI-SiO2膜用于LiMn2
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
锂离子电池工作原理示意图
2 (a)PMMA 纳米颗粒涂覆的 PE 隔膜[20]和(b)PEO 嫁接的 PP 隔膜[24]的 SEMTP 微胶囊涂覆的 PE 隔膜制备简图[25]；(d)使用 PMOTPA 涂覆的 PE 隔膜子电池充放电曲线[26]ure 1-2 The SEM images of (a) PMMA-coated PE separator and (b) PEO-graftparator; (c) the schematic of fabrication process of the DMTP microcapsule-coator; (d) the charge-discharge curves of lithium-ion batteries used the PMOTPAseparator巴胺是一种能够在不同基底上发生自聚合反应的有机物，因此被用来修膜。利用聚多巴胺自身的亲水性将其附着在整个聚烯烃隔膜上，经过聚多的聚烯烃膜的离子电导率有了极大的提升，电池的电化学性能也得到提巴胺的多功能性，其不仅可以作为涂覆层，还可以作为粘结剂用于涂层的黏结。将芳族聚酰胺的纳米线利用多巴胺作为粘结剂涂覆在 PP 隔膜上
图 1-3 (a)Al2O3颗粒涂覆的 PE 隔膜[34]；(b)ZrO2涂覆的 PE 隔膜[37]和(c)Al(OH)3涂覆的PE 隔膜的 SEM 图Figure 1-3 The SEM images of (a) Al2O3-coated PE separator; (b) ZrO2-coated PE separator;and (c) Al(OH)3-coated PE separator（3）无机/有机材料混合涂覆聚烯烃隔膜利用无机/有机混合材料涂覆聚烯烃隔膜可以将无机材料与有机材料两者的优点集于一身。因此，研究者们希望通过这种方法同时改进聚烯烃隔膜的热稳定性和对电解液的浸润性。Yang 等人[44]报道的以 SiO2为核，以 PMMA 为壳的纳米颗粒（SiO2@PMMA）涂覆 PE 隔膜，提高了 PE 隔膜的机械性能以及浸润性。隔膜机械性能的提升主要归功于 SiO2颗粒，浸润性的提高则源于 SiO2外层包裹的 PMMA，PMMA 与电解液的相容性优于原始的 PE 膜。使用 SiO2@PMMA 涂覆的 PE 膜的锂离子电池，在倍率性能以及安全性能方面都得到了提升。Shin 等人[45]报道了一种很薄的 3,4-乙烯二氧噻吩-聚乙二醇（PEDOT-PEG）与氟化铝（AlF3）的混合涂层来涂覆 PE 隔膜。其中 PEDOT-PEG 相在
【参考文献】：
博士论文
[1]基于石墨烯的高性能锂离子电池负极材料的研究[D]. 蔡丹丹.华南理工大学 2014
[2]PEO基聚合物电解质的改性制备与性能研究[D]. 齐德江.东北大学 2013
[3]磷酸铁锂正极材料的应用基础研究[D]. 阮艳莉.天津大学 2005
[4]尖晶石LiMn2O4的制备及其电池制作技术与性能研究[D]. 姚耀春.昆明理工大学 2005
硕士论文
[1]湿法无纺布型锂离子电池隔膜材料的研究[D]. 陈继伟.华南理工大学 2009
本文编号：3331606
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
锂离子电池工作原理示意图
2 (a)PMMA 纳米颗粒涂覆的 PE 隔膜[20]和(b)PEO 嫁接的 PP 隔膜[24]的 SEMTP 微胶囊涂覆的 PE 隔膜制备简图[25]；(d)使用 PMOTPA 涂覆的 PE 隔膜子电池充放电曲线[26]ure 1-2 The SEM images of (a) PMMA-coated PE separator and (b) PEO-graftparator; (c) the schematic of fabrication process of the DMTP microcapsule-coator; (d) the charge-discharge curves of lithium-ion batteries used the PMOTPAseparator巴胺是一种能够在不同基底上发生自聚合反应的有机物，因此被用来修膜。利用聚多巴胺自身的亲水性将其附着在整个聚烯烃隔膜上，经过聚多的聚烯烃膜的离子电导率有了极大的提升，电池的电化学性能也得到提巴胺的多功能性，其不仅可以作为涂覆层，还可以作为粘结剂用于涂层的黏结。将芳族聚酰胺的纳米线利用多巴胺作为粘结剂涂覆在 PP 隔膜上
图 1-3 (a)Al2O3颗粒涂覆的 PE 隔膜[34]；(b)ZrO2涂覆的 PE 隔膜[37]和(c)Al(OH)3涂覆的PE 隔膜的 SEM 图Figure 1-3 The SEM images of (a) Al2O3-coated PE separator; (b) ZrO2-coated PE separator;and (c) Al(OH)3-coated PE separator（3）无机/有机材料混合涂覆聚烯烃隔膜利用无机/有机混合材料涂覆聚烯烃隔膜可以将无机材料与有机材料两者的优点集于一身。因此，研究者们希望通过这种方法同时改进聚烯烃隔膜的热稳定性和对电解液的浸润性。Yang 等人[44]报道的以 SiO2为核，以 PMMA 为壳的纳米颗粒（SiO2@PMMA）涂覆 PE 隔膜，提高了 PE 隔膜的机械性能以及浸润性。隔膜机械性能的提升主要归功于 SiO2颗粒，浸润性的提高则源于 SiO2外层包裹的 PMMA，PMMA 与电解液的相容性优于原始的 PE 膜。使用 SiO2@PMMA 涂覆的 PE 膜的锂离子电池，在倍率性能以及安全性能方面都得到了提升。Shin 等人[45]报道了一种很薄的 3,4-乙烯二氧噻吩-聚乙二醇（PEDOT-PEG）与氟化铝（AlF3）的混合涂层来涂覆 PE 隔膜。其中 PEDOT-PEG 相在
【参考文献】：
博士论文
[1]基于石墨烯的高性能锂离子电池负极材料的研究[D]. 蔡丹丹.华南理工大学 2014
[2]PEO基聚合物电解质的改性制备与性能研究[D]. 齐德江.东北大学 2013
[3]磷酸铁锂正极材料的应用基础研究[D]. 阮艳莉.天津大学 2005
[4]尖晶石LiMn2O4的制备及其电池制作技术与性能研究[D]. 姚耀春.昆明理工大学 2005
硕士论文
[1]湿法无纺布型锂离子电池隔膜材料的研究[D]. 陈继伟.华南理工大学 2009
本文编号：3331606
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