含聚酰亞胺鋰離子電池隔膜的制備與性能研究.pdf

1、鋰離子電池在新能源領(lǐng)域迅速發(fā)展，其安全性很重要，特別是電池內(nèi)部的短路問(wèn)題。隔膜是鋰離子電池結(jié)構(gòu)中不可或缺的組件材料，隔膜主要作用是阻隔正極與負(fù)極接觸以防止短路，為鋰離子在電解液中遷移提供通道，防止電流過(guò)大致使電池燃燒或爆炸。目前市場(chǎng)上應(yīng)用最廣的電池隔膜材料是聚乙烯(PE)與聚丙烯隔膜(PP)，盡管其具有耐酸堿腐蝕性好、防水無(wú)毒、化學(xué)穩(wěn)定性較好和廉價(jià)易得等優(yōu)點(diǎn)，但其較差的熱穩(wěn)定性嚴(yán)重影響到了兩電極之間的隔離，甚至?xí)鸢踩鹿实陌l(fā)生。另外

2、，聚烯烴固有的疏水性質(zhì)可能導(dǎo)致部分鋰離子難以通過(guò)聚烯烴隔膜，而且聚烯烴隔膜的孔徑難以滿足大功率電池快速充放電的需要。因此，為了克服聚烯烴隔膜的這些缺點(diǎn)，本文研究了含聚酰亞胺鋰離子電池隔膜，并對(duì)其表面形貌、熱收縮性能、吸液率、孔隙率、離子電導(dǎo)率、電化學(xué)穩(wěn)定性等性能進(jìn)行分析，并將隔膜組裝成扣式電池，測(cè)試其對(duì)電池性能的影響。
　　(1)通過(guò)在N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶液中按照一定比例混合已分散好的SiO2納米顆粒和耐高溫材料聚酰亞胺(

3、PI)得到制膜液，將制膜液均勻地涂覆在潔凈的玻璃板上，利用HF溶液除去SiO2納米顆粒獲得具有優(yōu)異耐熱性的PI微孔膜。結(jié)果表明:與PP隔膜在150℃收縮40％比較，PI隔膜在150℃不發(fā)生收縮。確定52％為SiO2納米顆粒最佳摻雜量，吸液率與孔隙率分別提高為31％和4％，離子電導(dǎo)率為0.308S/m，組裝成電池首次放電比容量為139mAh/g，90次循環(huán)后容量保持率為89.9％。
　　(2)利用PI作為粘結(jié)劑，將不同粒徑的SiO2

4、納米顆粒與PI按9∶1混合涂覆在PP隔膜兩側(cè)，制備得到陶瓷涂層復(fù)合隔膜。結(jié)果表明:確定30nmSiO2涂覆后的復(fù)合隔膜電化學(xué)性能達(dá)到最優(yōu)。與PP隔膜在150℃橫向收縮23.7％，縱向收縮18％比較，復(fù)合隔膜在150℃基本不發(fā)生收縮。吸液率提高59％，孔隙率為42.6％，離子電導(dǎo)率為0.376S/m，組裝成電池首次放電比容量為139.4mAh/g，100次循環(huán)后容量保持率為94.7％。
　　(3)將同一粒徑的CaCO3納米顆粒與粘合