沸石咪唑酯骨架（ZIFs）基材料的制备及其作为锂离子电池隔膜的研究

发布时间：2021-01-07 10:20

　　随着新能源汽车的发展,锂离子电池的性能得到了极大的关注。隔膜作为锂离子电池的三大重要组成部分之一,已成为近几年的研究重点。其中,提高电池的安全性是发展锂离子电池的重中之重。就目前来说,商业化隔膜的种类通常为聚烯烃类。这一类隔膜由于其韧性较好,电化学性能较为稳定等因素,被广泛应用于锂离子电池的生产中。首先从电池的安全性来说,聚烯烃类隔膜的热稳定性能较差,在电池温度升高时,隔膜容易被刺穿,而且会发生变形,导致隔膜与正负极的接触面积变小,引起正负极接触,造成电池短路。其次,普通的聚烯烃类隔膜的浸润能力较差,当其与电解液接触时,由于浸润性差等缺点,限制了电池在高倍率下的充放电速率,影响电池的电化学性能。因此,寻找热稳定性良好以及电化学性能优异的隔膜成为研究的重点。沸石咪唑酯骨架结构材料（ZIFs）是一种特殊的骨架材料,具有较大的孔隙率,因此可以作为锂离子电池隔膜。此外ZIFs还具有良好的热稳定性,在较高的温度下仍能保持结构稳定,防止电池出现短路。本文以ZIFs为基底制备锂离子电池隔膜,并深入研究ZIFs基隔膜的电化学性能,主要研究内容如下:（1）通过将沸石咪唑酯骨架结构ZIF-4制成料浆直接涂... 

【文章来源】：齐鲁工业大学山东省

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

隔膜的涂覆方法示意图

空干燥箱中干燥 12 h。取出正极片，用模具将其裁成 12 mm 的圆片。购买的直径为 15 mm 的锂片作为对电极和参比电极，与制备的正极片和隔膜材料组装成扣式电池进行性能表征。3.2.4 电池的组装电池的组装是在手套箱中，手套箱需要充满氩气，且手套箱中水和氧的含量均需小于 1 ppm。依顺序将电池的各个成分组成电池。电解液选用 1M LiPF6EC/DMC（1：1，w：w）。将封装好的电池置于室温下 12 h 进行陈化。陈化的目的是使电解液充分浸润电极材料和隔膜。作为对比，采用传统的聚丙烯隔膜（PP）以同样的顺序组装成电池，并在同样的条件下进行测试。电池的性能测试的电压窗口为 3.0 V-4.2 V，充放电的电流梯度分别为 0.2 C，0.5 C，1 C，2 C，5 C（1 C=150mAh g-1）。3.3 结果与讨论3.3.1 ZIF-4 的 XRD 和 FTIR 图谱分析

第 3 章 沸石咪唑酯骨架结构 ZIF-4 隔膜的制备及其性能研究图 3.2（a）展示了 ZIF-4 的 X 射线衍射图谱，与英国剑桥大学数据库模拟的XRD 图谱进行对比，发现没有杂峰生成[68]。制得的 ZIF-4 材料与标准图谱相对应，由此很好地说明了通过水热法成功地合成了 ZIF-4[69]。 ZIF-4 是 Pbca 的菱形晶体空间群，cab 的拓扑骨架结构[70, 71]。图 3.2（b）展示了合成的隔膜的 FTIR的光谱图。通过观察 FT-IR 光谱图发现，ZIFs 的光谱可以划分为 3 个不同的从高到低能量的区域。第一个区域是 3100-3200 cm-1处的芳香族的 C-H 伸缩振动；第二个区域是960-1600 cm-1处的芳环的C-C和C-N伸缩振动以及C-H的弯曲振动；第三个区域是 420-945 cm-1处，涉及芳环面内以及面外的变形弯曲[72]。3.3.2 ZIF-4 样品的形貌分析


本文编号：2962388