靜電紡絲制備動(dòng)力鋰離子電池隔膜的關(guān)鍵技術(shù)與設(shè)備.pdf

1、鋰離子電池因具備工作電壓高，能量密度大，自放電率低，使用壽命長，無記憶效應(yīng)，環(huán)保污染小等多種特點(diǎn)成為了眾多電子產(chǎn)品的主流電源。目前，新能源汽車的快速發(fā)展對(duì)鋰離子電池的性能提出更多更高的要求，如快速充放電性能，隔膜穩(wěn)定性，安全性等。傳統(tǒng)的隔膜生產(chǎn)工藝生產(chǎn)的隔膜質(zhì)量和產(chǎn)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了鋰離子電池發(fā)展的需求。這是動(dòng)力離子電池實(shí)現(xiàn)快速發(fā)展瓶頸之一。所以有必要研發(fā)更優(yōu)異的隔膜生產(chǎn)設(shè)備和工藝方法提高動(dòng)力鋰離子電池隔膜的質(zhì)量和數(shù)量來滿足能源發(fā)展對(duì)鋰離子

2、電池隔膜的需求。
　　本文采用靜電紡絲的方法制備鋰離子電池隔膜，為了提高電池隔膜的產(chǎn)量自主研發(fā)出了多種不同無噴頭靜電紡絲設(shè)備。用不同的電紡設(shè)備制得了多種不同的聚合物納米纖維膜并進(jìn)行了SEM表征，其中對(duì)可做為鋰離子電池隔膜的PVDF-PMMA復(fù)合納米纖維膜做了表征和電化學(xué)性能測試。通過測試的數(shù)據(jù)對(duì)所研發(fā)設(shè)備的性能做出評(píng)價(jià)和分析。具體研究如下所述。
　　依據(jù)靜電紡絲技術(shù)的基本原理，分析電紡過程中泰勒錐的形成過程和條件，研發(fā)設(shè)計(jì)了

3、金屬平面、金屬滾軸（筒）、金屬絲等多套噴射裝置，旋轉(zhuǎn)滾軸、傳送帶、圓弧式等多種收集裝置以及多種不同形式的供液裝置，部分裝置組成的靜電紡絲設(shè)備與單噴頭相比，產(chǎn)量提高三個(gè)數(shù)量級(jí)。
　　采用不同的紡絲設(shè)備制備了PVA、PEO等聚合物纖維膜和PVA-PEO、PVA-PVP、PVDF-PMMA等復(fù)合纖維膜，并對(duì)這些纖維膜進(jìn)行了表征分析。實(shí)驗(yàn)表明，滾軸（筒）噴射裝置紡絲的電壓閾值較高在60~70 kV，其射流噴射速度快，纖維容易出現(xiàn)粘連且均勻

4、性較差；旋轉(zhuǎn)滾軸、傳送帶、圓弧形等傳送收集裝置，相對(duì)提高了接收距離，延長了溶劑的揮發(fā)時(shí)間，一定程度上解決了纖維粘連、纖維站立及連續(xù)收集等問題；金屬絲式的噴射裝置紡絲閾值電壓適中在15~35 kV，電紡不同濃度、不同聚合物所需的閾值電壓有所不同，射流噴射速度適中，得到纖維大部分粗細(xì)均勻形貌良好。
　　對(duì)由金屬絲和單噴頭紡絲設(shè)備制得的PVDF-PMMA復(fù)合納米纖維膜和PP/PE/PP隔膜進(jìn)行了物理表征測試，并用其組裝電池進(jìn)行電化學(xué)性能