高性能隔膜设计及其在锂离子电池中的应用

发布时间：2024-05-16 22:03

　　锂离子电池因其高比能量及高电压等优点,成为当前应用最为广泛的储能装置之一。然而,电动汽车的快速发展,不仅要求动力锂离子电池具有高的功率密度和能量密度,而且其安全性能也同样不容忽视。作为电池的重要组成部分之一,隔膜能够避免正极与负极直接接触而发生短路,同时保证锂离子的快速转移,对电池的性能及安全性至关重要。目前,普遍使用的单层或多层聚烯烃微孔隔膜具有出众的电化学稳定性、较高的机械强度,然而其疏水性能导致电解液亲和性差,从而影响了电池倍率性能:低的孔隙率、孔径分布不均匀,不利于锂的均匀电沉积;较差的耐热性能不利于锂离子电池安全性能的改善。因此,开发具有孔隙率高、电解液亲和性强、机械强度高、耐热性好等特性的高性能隔膜对发展高性能高安全锂离子动力电池具有重要的价值和意义。本论文针对以上问题,对锂离子电池隔膜进行设计,研究其组成和结构对其性能的影响,从不同角度改善锂离子电池安全性能和电化学性能。主要工作如下:一、以聚偏氟乙烯(PVDF)和商用纸(CP)为隔膜原料,通过真空抽滤法将一定量的聚偏氟乙烯(PVDF)溶液填充于纤维素微米级孔道间,制备了 CP-PVDF复合隔膜。结构表征显示,CP-PVD...

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 锂离子电池的概述
        1.1.1 锂离子电池的基本组成
        1.1.2 锂离子电池的充放电原理
        1.1.3 锂负极的保护
    1.2 锂离子电池隔膜的概述
        1.2.1 锂离子电池隔膜的市场需求
        1.2.2 锂离子电池隔膜的特性和要求
    1.3 锂离子电池隔膜的研究进展
        1.3.1 聚烯烃类隔膜
        1.3.2 涂覆复合隔膜
        1.3.3 无纺布型隔膜
        1.3.4 凝胶聚合物电解质
    1.4 聚偏氟乙烯的概述
    1.5 聚多巴胺的概述
    1.6 金属有机骨架材料的概述
    1.7 本论文的选题意义及研究内容
第2章 实验用品、仪器及方法原理
    2.1 实验试剂及材料
    2.2 实验主要仪器
    2.3 隔膜结构及性能表征
        2.3.1 扫描电子显微镜表征
        2.3.2 热稳定性能表征
        2.3.3 力学性能表征
        2.3.4 吸液率及电导率表征
        2.3.5 孔隙率及孔径分布表征
        2.3.6 锂离子迁移数表征
        2.3.7 锂的电沉积表征
        2.3.8 线性扫描伏安法表征
        2.3.9 电化学性能表征
第3章 PVDF直接增强纸复合隔膜的制备及电化学性能
    3.1 引言
    3.2 CP-PVDF隔膜的制备
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 结构表征
        3.3.2 热稳定性能表征
        3.3.3 力学性能表征
        3.3.4 吸液率及电导率表征
        3.3.5 线性扫描伏安法表征
        3.3.6 锂的电沉积表征
        3.3.7 锂离子迁移数表征
        3.3.8 电化学性能表征
    3.4 本章小结
第4章 PDA直接改性纸复合隔膜的制备及电化学性能
    4.1 引言
    4.2 PDA-CP隔膜的制备
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 结构表征
        4.3.2 热稳定性能表征
        4.3.3 力学性能表征
        4.3.4 接触角表征
        4.3.5 吸液率及电导率表征
        4.3.6 线性扫描伏安法表征
        4.3.7 锂的电沉积表征
        4.3.8 电化学性能表征
        4.3.9 锂金属形貌表征
    4.4 本章小结
第5章 MOF修饰凝胶聚合物电解质的制备及电化学性能
    5.1 引言
    5.2 PVDF-MOF隔膜的制备
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 结构表征
        5.3.2 热稳定性能表征
        5.3.3 接触角表征
        5.3.4 吸液率及电导率表征
        5.3.5 锂的电沉积表征
        5.3.6 电化学性能表征
    5.4 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间的研究成果



本文编号：3974974