TIPS法制備鋰離子電池用聚烯烴共混微孔膜及其性能研究.pdf

1、高密度聚乙烯(HDPE)是商品化鋰離子電池隔膜中應用最廣泛的材料之一。當溫度升高到130℃時,HDPE隔膜會及時閉孔以保證鋰離子電池的安全性。但是,當鋰電池使用溫度高于130℃時,HDPE隔膜在閉孔的同時易產(chǎn)生較大的熱收縮,使鋰離子電池在使用過程中存在爆炸的危險。本文采用納米二氧化硅(納米SiO2)粒子和超高分子量聚乙烯(UHMWPE)對HDPE微孔膜的熱收縮性能進行了改性研究。
　　首先研究了HDPE微孔膜的制備工藝條件對其熱收

2、縮性能、孔隙率、孔徑大小的影響,探討了最佳的制膜工藝條件。其次,以液體石蠟(LP)為溶劑,采用熱致相分離法(TIPS)制備了純HDPE、納米SiO2/HDPE、UHMWPE/HDPE和納米SiO2/UHMWPE/HDPE等四種不同的系列的共混微孔膜。采用正已烷作為萃取劑,研究了共混微孔膜萃取后的收縮率、孔隙率、孔徑大小、表面截面形貌結(jié)構(gòu)以及水通量。最后對共混物的結(jié)晶度、熱穩(wěn)定性和共混微孔膜的熱收縮率、閉孔溫度分別進行了表征,研究了納米S

3、iO2粒子和UHMWPE的添加量對共混微孔膜結(jié)構(gòu)與性能的影響。
　　結(jié)果表明:HDPE微孔膜的最佳制備工藝條件是20℃水浴冷卻溫度和HDPE微孔膜萃取前后均進行回火熱定型處理。在該工藝條件下,采用納米SiO2粒子和UHMWPE協(xié)同改性HDPE微孔膜的效果優(yōu)于單一改性。差示掃描量熱法(DSC)研究結(jié)果表明,納米SiO2粒子提高了共混物的結(jié)晶度。熱重分析(TGA)結(jié)果表明,納米SiO2粒子在共混微孔膜中的殘留率占納米SiO2粒子總添加

4、量的59％。當UHMWPE/HDPE的質(zhì)量比固定為5/95,采用1%納米SiO2粒子和5%UHMWPE協(xié)同改性HDPE微孔膜時,共混微孔膜的綜合性能最佳。掃描電子顯微鏡分析結(jié)果表明,該共混微孔膜的微孔分布較為均勻,平均孔徑大小為0.5um。該共混微孔膜萃取后的收縮率、熱收縮率、孔隙率、水通量以及結(jié)晶率分別達到13%、3.5%、54%、142%、55.56%,較純HDPE微孔膜萃取后的收縮率、熱收縮率分別降低了56%、67.2%,而孔隙率