聚醚醚酮耐高温锂离子电池隔膜
发布时间：2023-05-06 16:48
锂离子电池被广泛应用于移动设备、电动或混合电动汽车和储能系统中,是人们生活中便捷可移动设备的理想动力来源。隔膜在锂离子电池中,主要起阻隔正负极防止短路,为锂离子的传输提供路径的作用,与电池的容量和安全性能息息相关。目前商业化的锂离子电池隔膜主要以聚烯烃为主,材料本身的疏水性和结构导致的孔隙率低,致使锂离子电池电化学性能低,同时耐热稳定性差,电池的高温安全性差。为了解决商业隔膜面临的电解液润湿性能差和热稳定性差两个核心问题,本论文从材料选择、制备方法、结构调控及表面改性的方向出发,选用聚醚醚酮(PEEK)材料制备出一系列具有孔结构优异和耐高温性能的多孔隔膜和复合隔膜。PEEK机械性能好、热稳定性优异和电化学性能稳定,由于该材料具有很好的耐溶剂性能,只能溶解于浓硫酸和甲烷磺酸中,所以关于聚醚醚酮锂离子电池隔膜研究目前报道甚少。本论文首先采用蒸汽诱导相分离方法制备了不同孔结构的PEEK膜,系统地研究了铸膜液溶剂中浓硫酸(SA)含量的影响。随着SA含量的降低,混合溶剂的溶解度以及水蒸气吸收速率降低,这有利于固液分离和结晶形成。当SA/MSA比例从15/75改变到0/90(wt.%/wt.%)时...
【文章页数】：109 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 背景介绍
1.2 锂离子电池概述
1.2.1 锂离子电池的发展与应用
1.2.2 锂离子电池的组成
1.2.3 锂离子电池的工作原理
1.3 锂离子电池隔膜概述
1.3.1 隔膜的要求及性能指标
1.3.2 锂离子电池隔膜分类与研究
1.3.3 耐高温锂离子隔膜研究现状
1.4 论文的研究目的
第二章 混合酸溶剂诱导蒸汽相转化法调控PEEK隔膜孔结构
2.1 前言
2.2 实验部分
2.2.1 实验材料及仪器
2.2.2 电池极片的制备及组装
2.2.3 聚合物隔膜的制备
2.3 隔膜的基本表征
2.3.1 电子扫描显微镜测试
2.3.2 孔径分布测试
2.3.3 孔隙率测试及吸液率测试
2.3.4 隔膜Gurley值测试
2.3.5 隔膜热收缩稳定性测试
2.3.6 隔膜接触角测试
2.3.7 示差扫描量热和热重曲线测试
2.3.8 电导率和活化能测试
2.3.9 电化学稳定窗口测试
2.3.10 电池循环性能及倍率性能测试
2.4 结果与讨论
2.4.1 隔膜表面及断面形貌
2.4.2 隔膜结晶度及溶剂吸水性能
2.4.3 隔膜接触角
2.4.4 隔膜热稳定性和机械性能
2.4.5 隔膜电导率
2.4.6 电化学稳定窗口和界面性能
2.4.7 电池循环性能和倍率性能
2.5 本章小结
第三章 隔膜孔结构形貌对锂离子电池性能的影响
3.1 前言
3.2 实验部分
3.3 隔膜的基本表征
3.4 结果与讨论
3.4.1 隔膜表面及断面形貌
3.4.2 隔膜气体通量和孔径分布
3.4.3 隔膜热收缩和热重
3.4.4 隔膜机械性能
3.4.5 隔膜接触角
3.4.6 隔膜吸液率和孔隙率
3.4.7 隔膜离子电导率
3.4.8 电化学稳定窗口和界面性能
3.4.9 电池循环性能和倍率性能
3.5 本章小结
第四章 PEEK涂层改性商业聚烯烃隔膜
4.1 前言
4.2 实验部分
4.3 结果与讨论
4.3.1 涂层改性膜断面形貌
4.3.2 隔膜孔隙率和吸液率
4.3.3 涂层膜的热稳定性
4.3.4 锂离子电导率
4.3.5 界面阻抗
4.3.6 电化学稳定窗口
4.3.7 电池循环性能与倍率性能
4.4 本章小结
第五章 结论与展望
附录 A PEEK/PVP指状孔结构隔膜的制备
附录 B 不同湿度下PEEK/PVP隔膜结构
附录 C 隔膜在45℃温度下电池性能测试
参考文献
作者在攻读硕士学位期间公开发表的论文
作者在攻读硕士学位期间所作的项目
致谢
本文编号：3809273
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【学位级别】：硕士
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摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 背景介绍
1.2 锂离子电池概述
1.2.1 锂离子电池的发展与应用
1.2.2 锂离子电池的组成
1.2.3 锂离子电池的工作原理
1.3 锂离子电池隔膜概述
1.3.1 隔膜的要求及性能指标
1.3.2 锂离子电池隔膜分类与研究
1.3.3 耐高温锂离子隔膜研究现状
1.4 论文的研究目的
第二章 混合酸溶剂诱导蒸汽相转化法调控PEEK隔膜孔结构
2.1 前言
2.2 实验部分
2.2.1 实验材料及仪器
2.2.2 电池极片的制备及组装
2.2.3 聚合物隔膜的制备
2.3 隔膜的基本表征
2.3.1 电子扫描显微镜测试
2.3.2 孔径分布测试
2.3.3 孔隙率测试及吸液率测试
2.3.4 隔膜Gurley值测试
2.3.5 隔膜热收缩稳定性测试
2.3.6 隔膜接触角测试
2.3.7 示差扫描量热和热重曲线测试
2.3.8 电导率和活化能测试
2.3.9 电化学稳定窗口测试
2.3.10 电池循环性能及倍率性能测试
2.4 结果与讨论
2.4.1 隔膜表面及断面形貌
2.4.2 隔膜结晶度及溶剂吸水性能
2.4.3 隔膜接触角
2.4.4 隔膜热稳定性和机械性能
2.4.5 隔膜电导率
2.4.6 电化学稳定窗口和界面性能
2.4.7 电池循环性能和倍率性能
2.5 本章小结
第三章 隔膜孔结构形貌对锂离子电池性能的影响
3.1 前言
3.2 实验部分
3.3 隔膜的基本表征
3.4 结果与讨论
3.4.1 隔膜表面及断面形貌
3.4.2 隔膜气体通量和孔径分布
3.4.3 隔膜热收缩和热重
3.4.4 隔膜机械性能
3.4.5 隔膜接触角
3.4.6 隔膜吸液率和孔隙率
3.4.7 隔膜离子电导率
3.4.8 电化学稳定窗口和界面性能
3.4.9 电池循环性能和倍率性能
3.5 本章小结
第四章 PEEK涂层改性商业聚烯烃隔膜
4.1 前言
4.2 实验部分
4.3 结果与讨论
4.3.1 涂层改性膜断面形貌
4.3.2 隔膜孔隙率和吸液率
4.3.3 涂层膜的热稳定性
4.3.4 锂离子电导率
4.3.5 界面阻抗
4.3.6 电化学稳定窗口
4.3.7 电池循环性能与倍率性能
4.4 本章小结
第五章 结论与展望
附录 A PEEK/PVP指状孔结构隔膜的制备
附录 B 不同湿度下PEEK/PVP隔膜结构
附录 C 隔膜在45℃温度下电池性能测试
参考文献
作者在攻读硕士学位期间公开发表的论文
作者在攻读硕士学位期间所作的项目
致谢
本文编号：3809273
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