氧化铝与勃姆石陶瓷在聚酰亚胺纳米纤维表面的可控包覆及其作为锂离子电池隔膜的应用

发布时间：2022-12-07 06:06

　　自问世至今,锂离子电池以其能量密度大、环境污染小的优点,已经成为了最有潜力的绿色环保能源之一。然而,传统锂离子电池在高倍率充放电性能和耐高温性能方面已经逐渐难以满足急剧增长的社会需求。在电池结构中,电池隔膜起到防止正负极互相接触、提供离子传输通道的作用,电池隔膜的性能是电池性能的重要决定因素。传统电池隔膜采用聚烯烃作为原料,电解液浸润性较差、热稳定性不佳,难以保证电池的高倍率充放电性能和耐高温性能。因此,开发热稳定性高、电解液浸润性高的新型锂离子电池隔膜是锂离子电池研究领域的紧迫需求。本文中,我们基于纳米纤维膜的吸附络合效应,创新性地设计了吸附络合碱解法和化学气相沉积法,制备了具有同轴结构的聚酰亚胺/勃姆石复合纳米纤维膜和聚酰亚胺/三氧化二铝复合纳米纤维膜,并实现了聚酰亚胺纳米纤维膜表面勃姆石包覆量的调控。本文探究了复合纳米纤维膜的微观形貌、热稳定性、机械强度、电解液浸润性等性能,并研究了复合纳米纤维膜作为锂离子电池隔膜的性能。测试结果表明,聚酰亚胺/勃姆石复合纳米纤维膜能够在250℃环境中保持尺寸稳定,热稳定性较聚烯烃隔膜有巨大提升;隔膜的电解液接触角达到4.08。,和聚烯烃隔膜相比... 

【文章页数】：114 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 聚酰亚胺
        1.1.1 聚酰亚胺简介
        1.1.2 聚酰亚胺的合成方法
        1.1.3 聚酰亚胺的性能和应用
    1.2 锂离子电池隔膜
        1.2.1 锂离子电池简介
        1.2.2 锂离子电池隔膜性能的要求
            1.2.2.1 化学稳定性
            1.2.2.2厚度
            1.2.2.3 孔隙率
            1.2.2.4 机械强度
            1.2.2.5 电解液浸润性
            1.2.2.6 热稳定性
        1.2.3 锂离子电池隔膜的种类
        1.2.4 锂离子电池隔膜制备方法
        1.2.5 新型锂离子电池隔膜
            1.2.5.1 多层聚烯烃隔膜
            1.2.5.2 新材料体系隔膜
            1.2.5.3 表面改性隔膜
    1.3 静电纺丝法
        1.3.1 静电纺丝技术的发展
        1.3.2 静电纺丝设备及纺丝原理
        1.3.3 静电纺丝的影响因素
        1.3.4 静电纺丝技术的应用
        1.3.5 氧化铝陶瓷与勃姆石陶瓷
            1.3.5.1 陶瓷材料
            1.3.5.2 氧化铝陶瓷
            1.3.5.3 勃姆石陶瓷
    1.4 论文选题的立论目和意义
    1.5 本课题的主要研究内容
    1.6 本论文选题的创新之处
第二章 吸附络合碱解法制备聚酰亚胺/勃姆石复合纳米纤维膜
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验原料及实验设备
        2.2.2 合成聚酰胺酸溶液
        2.2.3 制备聚酰胺酸纳米纤维膜
        2.2.4 溶液配制
        2.2.5 以聚酰亚胺纳米纤维为基膜制备聚酰亚胺/勃姆石复合纳米纤维膜
        2.2.6 以经过刻蚀酸化的聚酰亚胺纳米纤维为基膜制备聚酰亚胺/勃姆石复合纳米纤维膜
    2.3 测试与表征
        2.3.1 微观形貌表征
        2.3.2 化学成分表征
        2.3.3 厚度表征
        2.3.4 机械性能表征
        2.3.5 热稳定性表征
        2.3.6 电解液浸润性表征
        2.3.7 孔隙率和吸液率表征
        2.3.8 电化学性能表征
    2.4 结果讨论
        2.4.1 以聚酰亚胺纳米纤维膜为基膜制备的聚酰亚胺/勃姆石复合纳米纤维膜
            2.4.1.1 复合纳米纤维膜的微观形貌分析
            2.4.1.2 复合纳米纤维膜的化学成分分析
            2.4.1.3 复合纳米纤维膜机械强度测试结果及分析
            2.4.1.4 复合纳米纤维膜的热稳定性测试结果及分析
            2.4.1.5 复合纳米纤维膜的电解液浸润性测试结果及分析
            2.4.1.6 复合纳米纤维膜的孔隙率及吸液率测试结果及分析
            2.4.1.7 复合纳米纤维膜的电化学性能测试结果及分析
        2.4.2 以经过刻蚀酸化的聚酰亚胺纳米纤维膜为基膜制备聚酰亚胺/勃姆石复合纳米纤维膜
            2.4.2.1 复合纳米纤维膜的微观形貌分析
            2.4.2.2 复合纳米纤维膜的化学成分分析
            2.4.2.3 复合纳米纤维膜的机械强度测试结果及分析
            2.4.2.4 复合纳米纤维膜的热稳定性测试结果及分析
            2.4.2.5 复合纳米纤维膜的电解液浸润性测试结果及分析
            2.4.2.6 复合纳米纤维膜的孔隙率及吸液率测试结果及分析
            2.4.2.7 复合纳米纤维膜的电化学性能测试结果及分析
    2.5 本章小结
第三章 化学气相沉积法制备聚酰亚胺/三氧化二铝复合纳米纤维膜
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验原料及实验设备
        3.2.2 聚酰胺酸的合成与纺丝
        3.2.3 化学气相沉积法制备聚酰亚胺/三氧化二铝复合纳米纤维膜
    3.3 测试与表征
    3.4 结果与讨论
        3.4.1 复合纳米纤维膜的微观形貌分析
        3.4.2 复合纳米纤维膜的化学成分分析
        3.4.3 复合纳米纤维的热稳定性测试结果及分析
        3.4.4 复合纳米纤维膜的机械强度测试结果及分析
        3.4.5 复合纳米纤维膜的电解液浸润性测试结果及分析
        3.4.6 复合纳米纤维膜的孔隙率及吸液率测试结果及分析
        3.4.7 复合纳米纤维膜的电化学性能测试结果及分析
    3.5 本章小结
第四章 结论
参考文献
致谢
科研成果以及已发表的论文
导师和作者简介
附件



本文编号：3712371