大氣壓DBD等離子體炬對鋰離子電池隔膜PP的聚合改性研究.pdf

1、可充電型鋰離子電池因為具有比能量大，工作電壓高，循環(huán)壽命長，安全性能好且能快速充放電等優(yōu)點(diǎn)，近年來已經(jīng)成為新型電源技術(shù)研究的熱點(diǎn)。
　　鋰離子電池(LIB)的組成主要包括正極、負(fù)極以及浸潤了電解液的隔膜。隔膜是鋰離子電池的關(guān)鍵組成部分，隔膜的結(jié)構(gòu)和性能決定了電池的界面結(jié)構(gòu)、內(nèi)阻等，極大影響了電池的比容量、循環(huán)壽命和安全性能等。目前在隔膜市場占據(jù)主導(dǎo)地位的是聚烯烴隔膜，聚烯烴隔膜最大的優(yōu)點(diǎn)是有較好地機(jī)械強(qiáng)度和化學(xué)穩(wěn)定性，并且原材料的

2、價格比較低廉，它也是最早商業(yè)化隔膜，然而聚烯烴隔膜是非極性的材料，用聚烯烴材料制作的隔膜材料與電解液親和性較差，從而導(dǎo)致聚烯烴隔膜的保液性差，隔膜的界面阻抗也較高。目前采用單一的制備技術(shù)獲得的隔膜在性能方面存在很多的缺陷，而無法滿足高性能鋰離子電池隔膜的需要。如采用熔融拉伸法制作的隔膜的力學(xué)性能很差，隔膜的孔隙率低、對電解質(zhì)的親和性較差等系列的問題;而采用無紡布方法制備的隔膜的孔隙率較大，且存在著機(jī)械性能較差的問題，從而影響了電池性能的

3、發(fā)揮。因此，為了彌補(bǔ)隔膜在制備過程中性能上的不足，對隔膜進(jìn)行二次改性是很有必要的。
　　在本文中，利用了等離子體來改性聚丙烯(PP)隔膜，因為等離子體改性只作用在材料的表面層，并不改變基體本身具有的性質(zhì)，并且等離子體對材料改性的表面改性層的厚度是極薄的，該表面改性層對基體不僅有比較強(qiáng)的粘著力，還可以提升材料化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性等。
　　通過大氣壓輝光放電等離子體射流(APGD-PJ)把丙烯酸(AA)單體聚合在商業(yè)PP隔膜上，

4、實(shí)現(xiàn)親水改性。利用相關(guān)儀器分析了聚合改性后PP隔膜的表面形貌結(jié)構(gòu)、浸潤性能、力學(xué)性能、孔徑分布以及電化學(xué)性能。實(shí)驗結(jié)果表明，大氣壓等離子體聚合10min后AA聚合物均勻涂覆在了PP隔膜的表面，用Ar/O2/AA改性的隔膜平均孔徑約為27.5nm，而用He/O2/AA改性后的隔膜表面AA聚合物分布更加均勻，PP隔膜的平均孔徑約為20.1nm。此外，由He/O2/AA等離子體改性的PP隔膜的接觸角從112°降低至39°，與原始PP隔膜相比，