锂离子电池隔膜用多级结构纳米纤维膜的制备及研究

发布时间：2017-11-13 11:05

  本文关键词：锂离子电池隔膜用多级结构纳米纤维膜的制备及研究

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【摘要】：纳米纤维膜由于厚度比较薄、孔隙率比较高、合适微孔结构、比表面积大、吸液率高等优点,可以使锂离子自由地穿过,提高了锂离子电池的循环性能,延长了锂离子电池的使用寿命。目前,使用广泛用来制备纳米纤维膜的办法是通过静电纺丝法,然而静电纺丝法制备纳米纤维的技术存在着比较大的技术瓶颈、生产效率低、生产成本高难实际应用到锂离子电池中。本实验以熔融挤出相分离法为理论依据,将热塑性的乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)树脂与乙酸丁酸纤维素(CAB)熔融共混挤出得到EVOH/CAB的共混纤维,经过溶剂的萃取得到EVOH的纳米纤维,将纳米纤维在混合溶剂中利用高速剪切机的剪切作用将纳米纤维制备成悬浮液,在高速气流下喷涂到PET无纺布的表面,得到一种多级结构的NFs/PET/NFs膜,进一步利用无机Al2O3纳米粒子进行表面改性,得到了一种有机无机杂化的Al2O3@NFs/PET/NFs膜。通过对其扫描电镜、孔隙率的表征、接触角以及吸液率等表征,表明了NFs/PET/NFs膜、Al2O3@NFs/PET/NFs膜都具有高的孔隙率和多级地多孔结构及良好的对电解液的亲润性。将其组装成不同的模拟电池通过对其电化学稳定窗口、离子电导率、界面阻抗及等电化学性能进行表征,显示出了较高的电化学稳定窗口值,高的离子电导率,Al2O3@NFs/PET/NFs膜显示出了低的阻抗值,然而NFs/PET/NFs膜却表现出了高的阻抗值。将其组装成LiFePO4/Li半电池,测试电池性能如充放电、倍率性能及循环寿命,在0.2C倍率下Al2O3@NFs/PET/NFs和NFs/PET/NFs膜均显示出了高的放电比容量与高的放电平台电压;随着放电电流密度的增加,放电比容量和放电平台出现下降,但是Al2O3@NFs/PET/NFs膜和NFs/PET/NFs膜始终表现出高的放电比容量和放电平台电压;经过100次循环后,Al2O3@NFs/PET/NF膜所组装的电池的放电比容量的保留率高于NFs/PET/NFs膜的和商业用的膜,Al2O3@NFs/PET/NFs和NFs/PET/NFs膜表现出了更优异的电池性能,将会是一种非常有前景的隔膜材料来替代传统聚烯烃类隔膜应用在锂离子电池尤其是动力电池中,由于制备方法简单、生产成本低、生产效率高及性能优良等优点。
【学位授予单位】：武汉纺织大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM912

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 高昆;胡信国;伊廷锋;;锂离子电池聚烯烃隔膜的特性及发展现状[J];电池工业;2007年02期

2 于建香;刘太奇;;静电纺丝法制备锂离子电池隔膜的研究进展[J];新技术新工艺;2012年05期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 徐群星;两种纳米纤维的制备与表征及其电场取向行为的研究[D];湘潭大学;2008年

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本文编号：1180381