聚合物陶瓷材料复合隔膜的制备及其电池性能的研究

发布时间：2024-09-29 20:45

　　目前,锂离子电池在移动电子设备、电动汽车以及国网储能等大规模储能系统中应用广泛,电池应用产品的更新促使锂电行业迅速发展,同时在安全性、容量、寿命等方面也对锂离子电池有了更高的要求。然而,商业隔膜中常见的聚烯烃材料本身稳定性差,受热易卷曲熔化,且受锂枝晶刺穿易损坏,这些缺点都对电池造成极大的安全问题。聚偏氟乙烯-六氟丙烯（PVDF-HFP）材料在新型隔膜材料中最具潜力,是当前锂电隔膜研究的热点。本文首次采用电泳沉积法制备出高性能的Li-MMT/PVDF-HFP复合隔膜,有效解决了锂离子电池内部隔膜与阳极界面的锂枝晶问题。同时对比了四种商业隔膜以及不同分子量的PVDF-HFP材料所制备的隔膜的机械强度,热稳定性能和倍率性能,对比发现PVDF-HFP隔膜表现出比聚烯烃隔膜更优的热稳定性能以及电化学性能。通过工业上广泛应用的离子交换法制备锂化蒙脱土陶瓷材料,再使用电泳沉积法制备具有嵌锂通道的复合隔膜。通过调节Li-MMT颗粒的加入比例,得到了四种不同含量的隔膜,并与纯PVDF-HFP隔膜进行倍率性能比较。将最优添加量为10%的Li-MMT/PVDF-HFP聚合物隔膜与纯PVDF-HFP隔膜和商业...

【文章页数】：64 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 锂离子电池概述
        1.2.1 锂离子电池的发展情况概述
        1.2.2 锂离子电池的结构及工作原理
    1.3 锂离子电池隔膜概述
        1.3.1 锂离子电池隔膜的类型和制造
        1.3.2 锂离子电池隔膜的性能要求
    1.4 研究的目的和意义
    1.5 研究的主要内容和创新性
第二章 样品的表征与测试
    2.1 引言
    2.2 实验材料
    2.3 实验仪器
    2.4 样品的表征与测试
        2.4.1 物理性质测试
        2.4.2 电化学测试
    2.5 本章小结
第三章 商业聚烯烃隔膜及PVDF-HFP隔膜的对比性研究
    3.1 引言
    3.2 商业锂电隔膜的性能测试
        3.2.1 隔膜的机械强度测试
        3.2.2 隔膜的红外热成像分析
        3.2.3 电池性能测试
    3.3 聚偏氟乙烯六氟丙烯隔膜的性能测试
        3.3.1 隔膜的制备
        3.3.2 机械强度测试
        3.3.3 隔膜的红外热成像分析
        3.3.4 电池性能测试
    3.4 本章小结
第四章 电泳沉积法制备聚合物陶瓷复合隔膜
    4.1 引言
    4.2 锂化蒙脱土陶瓷材料的制备
    4.3 电泳隔膜的制备
    4.4 隔膜的测试与结果讨论
        4.4.1 电镜表征
        4.4.2 隔膜的XRD分析
        4.4.3 隔膜的红外光谱图
        4.4.4 隔膜的拉力测试
        4.4.5 隔膜的吸液率和接触角测试
        4.4.6 隔膜的热收缩测试
        4.4.7 隔膜的热稳定性测试
        4.4.8 反应机理和DFT计算
    4.5 电池性能测试与结果讨论
        4.5.1 循环伏安测试
        4.5.2 电化学阻抗谱测试
        4.5.3 离子电导率测试
        4.5.4 锂离子迁移数测试
        4.5.5 充放电性能测试
        4.5.6 锂枝晶测试
    4.6 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 全文总结
    5.2 后续工作展望
致谢
参考文献
攻读硕士期间获得的成果



本文编号：4006308