原位復(fù)合SiO2、TiO2-EVOH-SO3Li電紡鋰離子電池隔膜的研究.pdf

1、隨著人類賴以生存的化石燃料消耗殆盡以及環(huán)境污染的日益加劇，發(fā)展清潔無(wú)污染的新能源受到人們的普遍關(guān)注。鋰離子電池作為一種新型環(huán)保的二次電池，具有比能量大、自放電率低、安全性能高等優(yōu)點(diǎn)，成為近年來(lái)新型能源技術(shù)研究的熱點(diǎn)。隔膜作為鋰離子電池必不可少的組成部分，其性能的優(yōu)劣對(duì)鋰離子電池的內(nèi)阻、界面結(jié)構(gòu)、離子電導(dǎo)率等有著決定性的影響，進(jìn)而影響鋰離子電池的綜合性能。EVOH磺酸鋰(EVOH-SO3Li)作為一種半結(jié)晶聚合物，不僅有著優(yōu)良的阻隔性能，

2、同時(shí)具有易加工，親水性強(qiáng)等特點(diǎn)，可成為電池隔膜的理想材料；高壓靜電紡絲技術(shù)作為制備超細(xì)纖維膜的一種理想方法，制得的電紡隔膜具有孔隙率高、吸液性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，能夠很好的彌補(bǔ)商業(yè)隔膜吸液率差、離子電導(dǎo)率低的缺點(diǎn)；原位生成無(wú)機(jī)納米粒子對(duì)電紡隔膜進(jìn)行改性，可以提高其力學(xué)性能，同時(shí)改善隔膜的熱性能及電化學(xué)性能等。
　　本文在叔丁醇鋰作用下，利用1,3-丙烷磺酸內(nèi)酯和聚乙烯-乙烯醇(EVOH)合成了EVOH-SO3Li接枝聚合物；采用原位復(fù)合技術(shù)

3、在EVOH-SO3Li溶液中原位生成無(wú)機(jī)納米粒子(SiO2、TiO2)，與EVOH-SO3Li進(jìn)行無(wú)機(jī)復(fù)合，電紡制備EVOH-SO3Li/SiO2、EVOH-SO3Li/TiO2復(fù)合隔膜。借助納米粒子表面的極性基團(tuán)與EVOH-SO3Li分子鏈上極性基團(tuán)之間的相互作用來(lái)提高隔膜的力學(xué)性能，同時(shí)改善其熱性能及電化學(xué)性能。借助紅外光譜表征了復(fù)合隔膜的化學(xué)結(jié)構(gòu)；綜合復(fù)合隔膜的微觀形貌、孔隙率與吸液率、化學(xué)穩(wěn)定性和力學(xué)性能的測(cè)試結(jié)果，分析了原位S

4、iO2、TiO2的加入對(duì)各個(gè)性能的影響，并確定了原位SiO2和TiO2的最佳含量分別為3 wt％和2 wt％，此配比的復(fù)合隔膜拉伸強(qiáng)度達(dá)到最大，分別為2.36 MPa和2.19 MPa。
　　對(duì)最佳配比的復(fù)合隔膜及對(duì)比樣EVOH-SO3Li隔膜和商業(yè)隔膜(PP)的熱性能與電化學(xué)性能進(jìn)行測(cè)試，分析原位SiO2、TiO2的加入對(duì)復(fù)合隔膜熱性能及電化學(xué)性能的影響。結(jié)果表明：復(fù)合隔膜的熱性能得到了提高，其中熔點(diǎn)提高15~20℃；EVOH-

5、SO3Li/SiO2、EVOH-SO3Li/TiO2復(fù)合隔膜的電化學(xué)穩(wěn)定性良好，電化學(xué)穩(wěn)定窗口分別為4.7 V和4.5 V，滿足商業(yè)隔膜的要求；離子電導(dǎo)率分別為1.27×10-3 S/cm、0.43×10-3 S/cm，較EVOH-SO3Li隔膜的離子電導(dǎo)率(0.16×10-3 S/cm)有不同程度的提高，優(yōu)于商業(yè)隔膜的離子電導(dǎo)率(0.99×10-4 S/cm)；復(fù)合隔膜的鋰離子遷移數(shù)始終保持在0.70以上，原位SiO2、TiO2對(duì)其影