PVDF-LLZO/AlF 3 复合纳米纤维隔膜的制备与性能研究

发布时间：2021-11-21 04:25

　　随着能源存储设备的高速发展,锂离子电池因其高能量密度和长循环寿命受到广泛关注。在锂离子电池系统中,隔膜起到至关重要的作用,在隔绝正负极的同时允许锂离子通过,其性能对于电池的充放电性能及安全性能有直接影响。因此,开发高性能隔膜对电池性能的改善具有积极的作用。首先,通过溶剂热法制备石榴石型快锂离子导体锆酸镧锂（LLZO）,分别以不同比例掺入PVDF溶液中,通过静电纺丝法制备出三种掺LLZO的PVDF-LLZO复合隔膜（2%LLZO,4%LLZO和6%LLZO隔膜）,以Celgard 2400和PVDF为参比隔膜,研究这三种隔膜的微观形貌、热稳定性、力学性能、电解液亲和性及电化学性能。结果显示,随着LLZO掺量的增加,隔膜的热稳定性和力学性能有所提高,电解液亲和性增强,掺入量为6%的复合隔膜的电解液吸液率为407%,达到Celgard 2400（140%）的2.9倍,离子电导率为1.453 mS·cm^-1,比Celgard 2400(0.260 mS·cm^-1)提高了4.6倍。其次,利用磁控溅射镀膜技术在上述6%LLZO隔膜两侧沉积AlF_... 

【文章来源】：江南大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：52 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 锂离子电池
    1.2 锂离子电池隔膜
        1.2.1 锂离子电池隔膜的性能要求
        1.2.2 锂离子电池隔膜的类型
        1.2.3 PVDF基锂离子电池隔膜的研究现状
    1.3 锆酸镧锂
    1.4 氟化铝
    1.5 静电纺丝
    1.6 磁控溅射原理
    1.7 课题研究的主要内容及目的
        1.7.1 课题研究的目的及意义
        1.7.2 课题研究的主要内容
第二章 PVDF-LLZO复合纤维膜的制备及其物理性能研究
    2.1 前言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验材料与仪器
        2.2.2 石榴石型快锂离子导体LLZO的制备
        2.2.3 LLZO的晶体形貌表征
        2.2.4 PVDF纳米纤维膜的制备
        2.2.5 PVDF-LLZO复合纤维膜的制备
        2.2.6 PVDF-LLZO复合纤维膜的微观形貌表征
        2.2.7 孔隙率测试
        2.2.8 力学性能测试
        2.2.9 热学性能测试
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 LLZO的结构与形貌分析
        2.3.2 纤维膜的微观形貌分析
        2.3.3 纤维膜的孔隙率分析
        2.3.4 纤维膜的力学性能分析
        2.3.5 纤维膜热学性能分析
    2.4 本章小结
第三章 PVDF-LLZO复合纤维膜的电化学性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验药品与实验仪器
        3.2.2 电解液亲和性的研究
        3.2.3 离子电导率测试
        3.2.4 界面阻抗研究
        3.2.5 电化学稳定窗口研究
        3.2.6 电池性能测试
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 电解液亲和性分析
        3.3.2 离子电导率分析
        3.3.3 界面阻抗分析
        3.3.4 电化学稳定窗口分析
        3.3.5 充放电性能分析
        3.3.6 循环性能分析
        3.3.7 倍率性能分析
    3.4 本章小结
第四章 PVDF-LLZO/AlF_3复合锂离子电池隔膜的性能研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验药品与实验仪器
        4.2.2 PVDF-LLZO/AlF_3复合隔膜的制备
        4.2.3 PVDF-LLZO/AlF_3复合隔膜的形貌表征
        4.2.4 力学性能研究
        4.2.5 孔隙率及电解液亲和性研究
        4.2.6 离子电导率测试
        4.2.7 界面阻抗测试
        4.2.8 电化学稳定窗口测试
        4.2.9 电池性能测试
        4.2.10 电解液分解测试
        4.2.11 锂枝晶生长测试
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 PVDF-LLZO/AlF_3复合隔膜的形貌分析
        4.3.2 力学性能性分析
        4.3.3 孔隙率及电解液亲和性分析
        4.3.4 离子电导率分析
        4.3.5 界面阻抗分析
        4.3.6 电化学稳定窗口分析
        4.3.7 充放电性能分析
        4.3.8 循环性能分析
        4.3.9 倍率性能分析
        4.3.10 电解液分解
        4.3.11 锂枝晶
    4.4 本章小结
第五章 主要结论与展望
    5.1 主要结论
    5.2 主要创新
    5.3 展望
致谢
参考文献
附录:作者在攻读硕士学位期间发表的论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]凝胶聚合物电解质的研究进展[J]. 万玉荣,乔庆东,李琪.  当代化工. 2015(02)
[2]锂离子电池隔膜生产技术与研究进展[J]. 刘会会,柳邦威.  电池. 2015(01)
[3]锂离子电池PVDF基凝胶电解质隔膜的研究进展[J]. 郑怡磊,王建军,吴于松,朱伟伟,方敏.  有机氟工业. 2013(04)
[4]磁控溅射技术及其发展[J]. 李芬,朱颖,李刘合,卢求元,朱剑豪.  真空电子技术. 2011(03)
[5]锂离子电池用PVDF类隔膜的研究进展[J]. 盛晓颖,张学俊,刘婷.  化工新型材料. 2011(05)
[6]无机固态锂离子电解质的研究进展[J]. 朱永明,任雪峰,李宁.  化学通报. 2010(12)
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博士论文
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[2]基于静电纺纤维的先进锂离子电池隔膜材料的研究[D]. 梁银峥.东华大学 2011

硕士论文
[1]聚酰亚胺锂离子电池隔膜的制备及其性能研究[D]. 安平.陕西科技大学 2015
[2]基于静电纺丝法的PVDF基锂离子电池隔膜的制备与表征[D]. 程司辰.东华大学 2013
[3]静电纺丝法制备锂离子电池用PVDF/PU纳米纤维隔膜[D]. 瞿威.武汉理工大学 2011
[4]基于LiPF6的几种锂离子电池电解液的性能研究[D]. 王立仕.新疆大学 2006



本文编号：3508765