靜電紡PMIA納米纖維鋰離子電池隔膜的制備與性能研究.pdf

1、鋰離子電池以其電壓高、比能量高、循環(huán)壽命長、無記憶效應、快速充電、自放電率低、環(huán)境污染小等優(yōu)點成為了近年來應用最廣泛的電池。而耐高溫動力電池隔膜材料是電池方面重點的研究方向之一。芳綸1313(PMIA)是一種高性能的特種合成纖維，具有超高強度、高模量、耐高溫、耐化學腐蝕等優(yōu)良性能。因此，利用PMIA優(yōu)異的耐熱性和機械性能，將其應用在耐高溫動力電池隔膜上將會有很大的發(fā)展?jié)摿?。本文主要研究了靜電紡絲法制備PMIA納米纖維膜的工藝及其在鋰電池

2、隔膜方面的應用。
　　首先采用單因素變量法探討了影響靜電紡PMIA納米纖維形態(tài)的因素，通過SEM圖像及直徑分布得到了靜電紡PMIA的最佳工藝參數(shù)為:紡絲濃度為14％，電壓為25KV，進液速率為0.2ml/h，接收距離為16cm。
　　利用紅外、XRD、力學拉伸、TG、DSC、熱處理等測試手段表征了PMIA納米纖維膜的結構、機械性能和熱穩(wěn)定性能。研究結果可知:PMIA納米纖維具有較高的拉伸應力(13MPa)和斷裂伸長率(21.

3、8％)，符合隔膜的機械性能要求;薄膜的最大熱分解溫度為431℃，在260℃之前有著良好的尺寸穩(wěn)定性，說明PMIA納米纖維膜具有較高的耐熱溫度。
　　采用了接觸角測試儀測試了隔膜水接觸角，分析了隔膜的極性特點;利用正丁醇法測試了隔膜的孔隙率，并將其與電解液接觸，測試了隔膜的吸液率和凝膠化現(xiàn)象。結果表明:PMIA納米纖維膜的平均接觸角為53°，孔隙率高達73.7％，比商品PE膜高出兩倍之多。而對六氟磷酸鋰電解液的吸液率達到了770％，

4、說明了靜電紡PMIA薄膜有著優(yōu)良的親水、親液性能。
　　將PMIA納米纖維膜和商品PE隔膜組裝成鋰離子扣式電池，利用交流阻抗法和線性掃描伏安法測試了隔膜的離子電導率和界面性能、電化學穩(wěn)定性能和電池充放電循環(huán)性能。對比結果可知:PMIA納米纖維隔膜離子的電導率在0.4-0.8mS/cm之間(平均0.61mS/cm);界面阻抗為190Ω，電化學穩(wěn)定窗口為0-4.95V; LiCoO2/PMIA/Li基電池的初始放電比容量為137.9m