非織造復合鋰離子電池隔膜的制備及其性能研究.pdf

1、隨著手機、筆記本電腦、平板電腦等電子產(chǎn)品的飛速發(fā)展，以及全世界對于環(huán)境問題的越加重視，綠色環(huán)保的鋰離子電池得到了越來越廣泛的關注。隔膜作為鋰離子電池的核心組成部分之一，影響著鋰離子電池的安全、壽命、成本等特性。熔噴非織造布具有價格低廉、耐熱性能好、孔隙率高等特點。為了制備安全性能高、成本更加低廉的鋰離子電池隔膜，本文以熔噴非織造布為基布，將無機納米 SiO2及聚偏氟乙烯（PVDF）粘合劑涂覆在非織造布上，制備非織造復合鋰離子電池隔膜。主

2、要從熔噴基布選擇的研究、SiO2及PVDF的涂覆工藝研究及與商用隔膜的性能進行對比分析三個方面進行了研究，主要結論如下：
　?。?）將克重分別為163.3 g/m2和154.2 g/m2，最大孔徑分別為11.7μm和8.9μm的兩種熔噴基布進行基本性能測試，并且直接組裝成扣式鋰離子電池測試其電化學性能，發(fā)現(xiàn)克重為154.2 g/m2最大孔徑為8.9μm的熔噴布可以實現(xiàn)電池的循環(huán)充放電。說明具有一定孔徑大小及厚度的純?nèi)蹏姺强椩觳伎梢?/p>

3、直接用作鋰離子電池隔膜。但該熔噴基布的面密度及厚度較大，所組裝成的鋰離子電池需要活化才能實現(xiàn)正常循環(huán)，因此無法滿足高容量鋰離子電池的需求。
　　（2）采用三種薄型熔噴基布，研究其在經(jīng)過無機納米顆粒涂覆后用做鋰離子電池隔膜的可行性。經(jīng)過各項物理及電化學性能測試發(fā)現(xiàn)此種方法可以有效降低非織造基布的孔徑，增強隔膜對于電解液的吸收性能，使其符合鋰離子電池隔膜的要求。并且三種隔膜中孔徑更低，強力更大的基布所制得的隔膜，其鋰離子電池的電化學性

4、能更優(yōu)。
　?。?）優(yōu)化SiO2及聚偏氟乙烯（PVDF）的濃度。分別選取2％、4％、6％、8％、10％濃度的SiO2以及0、0.5％、1％、2％、4％濃度的PVDF制成復合隔膜，對各種隔膜進行表面結構、孔徑、孔隙率等性能測試，并且組裝成扣式鋰離子電池測試其電化學性能，發(fā)現(xiàn)當納米SiO2質(zhì)量分數(shù)在6％左右是最合適的，PVDF質(zhì)量分數(shù)介于2％到4％之間時所制得的非織造復合隔膜最優(yōu)。
　　（4）將非織造復合隔膜與商用聚烯烴隔膜進行

5、性能對比。測試結果表明：聚烯烴隔膜的孔徑遠小于非織造復合隔膜的孔徑，但是其吸液量和孔隙率比非織造復合隔膜小。兩者組裝成鋰離子電池后，非織造復合隔膜的首次放電比容量為175.7 mAh/g，而聚烯烴隔膜的首次放電比容量為138 mAh/g。倍率性能方面，非織造復合隔膜在0.2C、0.5C、1C、2C的放電倍率下，其放電比容量皆高于聚烯烴隔膜。在循環(huán)性能方面，經(jīng)過30次充放電循環(huán)后，非織造復合隔膜可以保持99.1％的放電比容量，而聚烯烴隔膜