【摘 要】
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在能源和环境问题日益严峻的今天,开发新能源技术无疑是时代的主题之一,而新能源技术的广泛应用需要与之匹配的储能技术,锂离子电池由于其在循环寿命和能量密度等方面的优势已然成为目前最具潜力的储能技术。隔膜是锂离子电池四个关键构件之一,其性能指标直接决定了电池实际应用表现,成为了当下的研究热点。本文用两种不同形貌的氧化铝（Al2O3）增强相对聚偏氟乙烯-六氟丙烯（PVDF-HFP）隔膜复合改性,并探究了不
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在能源和环境问题日益严峻的今天,开发新能源技术无疑是时代的主题之一,而新能源技术的广泛应用需要与之匹配的储能技术,锂离子电池由于其在循环寿命和能量密度等方面的优势已然成为目前最具潜力的储能技术。隔膜是锂离子电池四个关键构件之一,其性能指标直接决定了电池实际应用表现,成为了当下的研究热点。本文用两种不同形貌的氧化铝（Al2O3）增强相对聚偏氟乙烯-六氟丙烯（PVDF-HFP）隔膜复合改性,并探究了不同微观结构与隔膜性能之间的联系。通过聚合法制备聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）包覆Al2O3的核壳结构Al2O3@PMMA,进而通过流延法制备核壳结构增强的复合隔膜。通过与Al2O3/PVDF-HFP隔膜进行比较发现,PMMA与PVDF-HFP相容性较好,核壳结构复合隔膜中增强相分布均匀,同时包覆的方式避免了润湿性差的Al2O3与电解液直接接触,提升了隔膜的润湿性。Al2O3@PMMA/PVDF-HFP隔膜表现出极小的接触角（8.2°）和较高的吸液率（267%）。隔膜电化学性能也有巨大提升,离子迁移数达到0.59,在10 C倍率下首圈容量高达87.3 m Ah g-1,明显优于其他隔膜,在5 C高倍率下循环150圈几乎没有容量损失,放电比容量始终保持105 m Ah g-1以上。但是同时也发现,改性对隔膜机械性能和热稳定性贡献较小。为了对隔膜耐热性和机械性能进行增强,通过改进共混流延法的制备工艺在PVDF-HFP隔膜中均匀的引入一维结构的Al2O3纳米棒（NR）。微观结构表征结果表明,纳米棒长度大于隔膜微孔孔径,在微孔处形成‘桥梁结构’提供支撑。NR/PVDF-HFP隔膜拉伸强度达到42.24 MPa,较Al2O3/PVDF-HFP提升69.5%,热稳定性也有明显改善,150℃下热处理30 min后热收缩率小于10%。良好的机械性能造就了隔膜长的循环寿命和锂枝晶抑制能力,在1000圈1 C循环后仍保留118.33 m Ah g-1比容量,并且在前400圈中容量几乎没有损失。在80℃下首圈放电比容量为155.08 m Ah g-1,并且在100圈内容量保持稳定,没有过充情况,说明NR/PVDF-HFP复合隔膜可以满足长寿命高温锂离子电池的应用需要。
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