聚酰亚胺纳米纤维膜的制备及作为锂电池隔膜的研究

发布时间：2024-03-03 16:18

　　近年来,锂电池产业发展迅速,锂电池正负极材料的研究也相当成熟,同时关于聚合物电解质和隔膜的研究也逐渐增加。市场上使用最多的聚烯烃隔膜,由于其电解液吸收少,热稳定性差等缺点,出现了很多方法如聚合物接枝改性、无机离子添加等来改善聚烯烃膜的性能;或者采用无纺布隔膜来提高隔膜的孔隙率;或者采用新型复合隔膜如无机-聚合物复合膜,聚合物-聚合物复合膜来替代聚烯烃隔膜。为了寻找耐热性较好、机械强度高、电化学稳定性等综合性能较好的隔膜来替代现存的聚烯烃隔膜。探究的本课题研究分为两个部分,第一部分是采用热稳定性较好的PI作为基础材料,GO作为增强材料制备出一种GO/PI隔膜,组装电池测试后具有良好的电化学性能;第二部分是制备一种PVDF/PI/PVDF三层复合纳米纤维膜,在隔膜表面原位生长ZIF-67颗粒,将复合隔膜组装电池后具有良好的电化学性能。(1)首先考察不同浓度PAA、GO/PAA纺丝液的粘度和电导率,经过预实验确定出最佳的纺丝条件,制备出形貌最好的隔膜。研究结果显示:当PAA溶液浓度为23%时,GO占PAA质量分数为0.2%时制备的纳米纤维膜的形貌最好。将GO/PAA纤维膜热亚胺化处理后得到G...

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【部分图文】：

图1-1锂离子电池原理示意图

中原工学院硕士学位论文5放电：FePO4+xLi+xe→xLiFePO4+(1-x)FePO4;三元NCM正极材料：LixAzBw｜锂锂离子导电盐+有机溶剂｜Liy-xMnYm（+）充放电时的反应：LixAzBw+Liy-xMnYmAzBw+LiyMnYm图1-1锂离子电池原理示....

图1-2非织造隔膜SEM图

中原工学院硕士学位论文10无纺布隔膜有定向和随机的纤维构成，并通过物理方法粘合在一起形成，再用有机物或者陶瓷凝胶复合，得到更优良化学和物理性质的锂电池隔膜。无纺布隔膜的耐热性较好、孔隙率高，其三维多孔结构可以避免锂枝晶刺穿隔膜造成短路。常见的无纺布隔膜所使用的材料包括纤维素[25....

图1-3静电纺丝装置原理图

中原工学院硕士学位论文12电池隔膜的制备方法有很多种主要有：静电纺丝法、拉伸法：干法拉伸、湿法拉伸；相分离法：热致相分离法、非溶剂致相分离法、溶剂蒸发诱导相分离法、蒸汽诱导相分离法。（一）静电纺丝法图1-3静电纺丝装置原理图静电纺丝是一种纤维制造工艺[36-37]，聚合物溶液在强....

图1-4聚烯烃隔膜SEM图谱（a）干法制备单项拉伸，（b）干法双向拉伸

中原工学院硕士学位论文13利用高分子材料和溶剂在高温下完全溶解，低温冷却产生相分离，溶剂在聚合物中形成固态相，经拉伸以后孔变大，溶剂被萃取出来后隔膜中形成微孔结构（如图1-5所示）。湿法纺丝主要采取双向拉伸法，但是这种方法投资大、成本较高、主要用于生产PE隔膜。采用湿法拉伸法制备....

本文编号：3918044