PEI/PVDF同轴纤维基锂离子电池隔膜的制备及性能研究
发布时间：2021-10-19 23:23
聚烯烃类隔膜热稳定性差、电解液亲和性差、孔隙率低,严重影响电池的安全性能及倍率与循环性能,而电纺纤维膜由于比表面积大、孔隙率高,组成可控性高等优势而被用于新型锂离子电池隔膜研究中,但电纺纤维膜是由纤维随机堆砌而成,纤维间几乎没有结合力,致使其力学性能较差;此外,电池发生热失控引起着火或爆炸的安全问题是限制动力锂离子电池发展关键因素,解决锂离子电池的热失控问题,是当前研究人员关注的重点。本文针对上述两个问题,采用静电纺丝技术制备同轴锂离子电池隔膜,对其改性来提高力学性能,并尝试在同轴纤维膜表面涂敷功能微球赋予其自主热关闭功能,有效防止热失控发生。首先通过静电纺丝技术制备了具有芯壳结构的同轴纤维膜,其中聚偏氟乙烯（PVDF）为壳层,聚醚酰亚胺（PEI）为芯层,然后采用热压技术对其进行热压处理,探讨合适的热压参数,测试其力学性能,发现热压之后同轴纤维膜的力学性能大幅提高,断裂强度提高近4-6倍,0.08MPa、170℃时,同轴纤维膜断裂强度为11.49MPa,是未热压处理的4倍;根据吸液率与孔隙率测及电化学性能测试结果,最终选取最为合适的热压参数为0.08MPa、170℃;采用0.08MPa...
【文章来源】：哈尔滨理工大学黑龙江省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
不同热压温度与热压压力下处理30min的同轴纤维膜SEM图与直径分布图及其(h)未热压的同纤
哈尔滨理工大学理学硕士学位论文-20-图3-2未热处理同轴纤维膜（a）与0.04MPa、160℃（b），0.04MPa、170℃（c），0.04MPa、180℃（d），0.08MPa、160℃（e），0.08MPa、170℃（f），0.08MPa、180℃（g）热处理30min的红外谱图Figure.3-2infraredspectraofunheat-treatedcoaxialfibermembrane(a)with0.04MPa,160℃(b),0.04mpa,170℃(c),0.04mpa,180℃(d),0.08MPa,160℃(e),0.08mpa,170℃(f),0.08mpa,180℃(g)for30min
哈尔滨理工大学理学硕士学位论文-21-3.1.3热压处理前后PEI/PVDF同轴纤维膜的XRD表征对同轴纤维膜进行XRD测试，以表征其在热压处理过程中结晶形态的变化，结果显示在3-3中。图3-3.未热处理同轴纤维膜（a）与0.04MPa、160℃（b），0.04MPa、170℃（c），0.04MPa、180℃（d），0.08MPa、160℃（e），0.08MPa、170℃（f），0.08MPa、180℃（g）热处理30min后的XRD曲线Figure.3-3XRDcurvesofunheat-treatedcoaxialfibermembrane(a)with0.04MPa,160℃(b),0.04mpa,170℃(c),0.04mpa,180℃(d),0.08MPa,160℃(e),0.08mpa,170℃(f),0.08mpa,180℃(g)for30min图3-3中数据显示，在2θ=20.2o处出现强衍射峰，此峰为聚偏氟乙烯β晶相中（110）和（200）晶面特征衍射峰的总和[44]，同时在2θ=18.2o处有一个很弱的肩峰，此峰对应α晶相（020）晶面的特征衍射峰，可以观察到，热压处理前后同轴纤维膜衍射峰的位置并无变化，意味着材料的晶型结构并没有发生变化，随着热压温度与压力的增加，纤维膜X射线衍射峰的强度增强，说明热压处理后同轴纤维膜的结晶度有所增强；曲线（f）与（g）在2θ=36.3°处显示较强吸收峰，对应β晶相（200）晶面衍射峰，而未热压处理之前并未显示此处有吸收峰，意味着热压处理有助于纤维膜β晶相的形成；这是因为同轴纤维膜外壳（PVDF）在热压处理时，高分子链段受热蜷缩，加压后，使得分子链在一定范围内发生移动和有序排列，结果导致纤维膜结晶度增加。
【参考文献】：
期刊论文
[1]锂离子电池聚烯烃隔膜改性研究进展[J]. 姜文林,王生玉,姜文森. 能源化工. 2019(03)
[2]聚苯硫醚无纺布基耐高温复合电池隔膜的制备与性能[J]. 陈萌,罗丹,许静,吴静,殷先泽,陈少华,王罗新,王桦. 高分子材料科学与工程. 2018(10)
[3]静电纺丝制备锂离子电池用聚氨酯/有机硅复合隔膜[J]. 高明昊,罗珍,鲍俊杰,陶灿,程芹,许戈文,黄毅萍,朱林,吴树凡. 高分子材料科学与工程. 2018(10)
[4]聚乙烯副产物聚乙烯蜡的热解及轻质馏分的GC-MS分析[J]. 张幸珂,曹祖宾,韩冬云,石薇薇,代晓玉. 化工环保. 2018(03)
[5]静电纺丝与静电喷雾技术共纺制备PPESK/PVDF复合锂电池隔膜[J]. 龚文正,周晶晶,阮诗伦,申长雨. 材料工程. 2018(03)
[6]锂离子电池隔膜材料研究进展[J]. 王振华,彭代冲,孙克宁. 化工学报. 2018(01)
[7]锂离子电池隔膜及技术进展[J]. 王畅,吴大勇. 储能科学与技术. 2016(02)
[8]无机复合锂离子电池隔膜的制备及性能研究[J]. 胡志宇,李利平,周建军,李林. 高分子学报. 2015(11)
[9]具有热关断涂层的锂电池隔膜性能表征[J]. 白莉,怀永建,艾新平,贾海. 电化学. 2015(05)
[10]锂离子电池热失控传播研究进展[J]. 杨明国,金鑫,李文斌. 船电技术. 2015(09)
硕士论文
[1]电纺PVDF/PEI复合纤维薄膜的制备与性能研究[D]. 刘京强.哈尔滨理工大学 2016
本文编号：3445796
【文章来源】：哈尔滨理工大学黑龙江省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
不同热压温度与热压压力下处理30min的同轴纤维膜SEM图与直径分布图及其(h)未热压的同纤
哈尔滨理工大学理学硕士学位论文-20-图3-2未热处理同轴纤维膜（a）与0.04MPa、160℃（b），0.04MPa、170℃（c），0.04MPa、180℃（d），0.08MPa、160℃（e），0.08MPa、170℃（f），0.08MPa、180℃（g）热处理30min的红外谱图Figure.3-2infraredspectraofunheat-treatedcoaxialfibermembrane(a)with0.04MPa,160℃(b),0.04mpa,170℃(c),0.04mpa,180℃(d),0.08MPa,160℃(e),0.08mpa,170℃(f),0.08mpa,180℃(g)for30min
哈尔滨理工大学理学硕士学位论文-21-3.1.3热压处理前后PEI/PVDF同轴纤维膜的XRD表征对同轴纤维膜进行XRD测试，以表征其在热压处理过程中结晶形态的变化，结果显示在3-3中。图3-3.未热处理同轴纤维膜（a）与0.04MPa、160℃（b），0.04MPa、170℃（c），0.04MPa、180℃（d），0.08MPa、160℃（e），0.08MPa、170℃（f），0.08MPa、180℃（g）热处理30min后的XRD曲线Figure.3-3XRDcurvesofunheat-treatedcoaxialfibermembrane(a)with0.04MPa,160℃(b),0.04mpa,170℃(c),0.04mpa,180℃(d),0.08MPa,160℃(e),0.08mpa,170℃(f),0.08mpa,180℃(g)for30min图3-3中数据显示，在2θ=20.2o处出现强衍射峰，此峰为聚偏氟乙烯β晶相中（110）和（200）晶面特征衍射峰的总和[44]，同时在2θ=18.2o处有一个很弱的肩峰，此峰对应α晶相（020）晶面的特征衍射峰，可以观察到，热压处理前后同轴纤维膜衍射峰的位置并无变化，意味着材料的晶型结构并没有发生变化，随着热压温度与压力的增加，纤维膜X射线衍射峰的强度增强，说明热压处理后同轴纤维膜的结晶度有所增强；曲线（f）与（g）在2θ=36.3°处显示较强吸收峰，对应β晶相（200）晶面衍射峰，而未热压处理之前并未显示此处有吸收峰，意味着热压处理有助于纤维膜β晶相的形成；这是因为同轴纤维膜外壳（PVDF）在热压处理时，高分子链段受热蜷缩，加压后，使得分子链在一定范围内发生移动和有序排列，结果导致纤维膜结晶度增加。
【参考文献】：
期刊论文
[1]锂离子电池聚烯烃隔膜改性研究进展[J]. 姜文林,王生玉,姜文森. 能源化工. 2019(03)
[2]聚苯硫醚无纺布基耐高温复合电池隔膜的制备与性能[J]. 陈萌,罗丹,许静,吴静,殷先泽,陈少华,王罗新,王桦. 高分子材料科学与工程. 2018(10)
[3]静电纺丝制备锂离子电池用聚氨酯/有机硅复合隔膜[J]. 高明昊,罗珍,鲍俊杰,陶灿,程芹,许戈文,黄毅萍,朱林,吴树凡. 高分子材料科学与工程. 2018(10)
[4]聚乙烯副产物聚乙烯蜡的热解及轻质馏分的GC-MS分析[J]. 张幸珂,曹祖宾,韩冬云,石薇薇,代晓玉. 化工环保. 2018(03)
[5]静电纺丝与静电喷雾技术共纺制备PPESK/PVDF复合锂电池隔膜[J]. 龚文正,周晶晶,阮诗伦,申长雨. 材料工程. 2018(03)
[6]锂离子电池隔膜材料研究进展[J]. 王振华,彭代冲,孙克宁. 化工学报. 2018(01)
[7]锂离子电池隔膜及技术进展[J]. 王畅,吴大勇. 储能科学与技术. 2016(02)
[8]无机复合锂离子电池隔膜的制备及性能研究[J]. 胡志宇,李利平,周建军,李林. 高分子学报. 2015(11)
[9]具有热关断涂层的锂电池隔膜性能表征[J]. 白莉,怀永建,艾新平,贾海. 电化学. 2015(05)
[10]锂离子电池热失控传播研究进展[J]. 杨明国,金鑫,李文斌. 船电技术. 2015(09)
硕士论文
[1]电纺PVDF/PEI复合纤维薄膜的制备与性能研究[D]. 刘京强.哈尔滨理工大学 2016
本文编号：3445796
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hxgylw/3445796.html
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