与常见电池相比,锂离子电池具有使用寿命长、放电电压高、自放电率低、比能量高等优点,从而被广泛应用于各种电子设备,比如移动电话、MP3、笔记本电脑、平板电脑等。随环境的恶化和人们环保意识的增强,作为清洁能源的锂离子电池逐渐被应用到电动汽车以及大型储能系统上,这对锂离子电池的性能提出了新的要求,比如充放电倍率性能以及安全性能等。作为锂离子电池的核心部件之一,隔膜起到很关键的作用。为研制性能良好的熔喷复合隔膜,本文研究了一定牵伸条件下PP熔喷非织造材料经过热处理后的性能变化,PVDF-HFP多孔膜的制备及性能,以及PVDF-HFP/SiO2熔喷复合隔膜的物理以及电化学性能,并且与PE商业隔膜进行了对比,得出下列结论:(1)为得到力学性能优良的PP熔喷基布,本文研究了在一定牵伸条件下PP熔喷非织造材料经过热处理后的性能变化,结果发现由于纤维沿PP熔喷材料纵向整体取向以及纤维结晶度的提高,PP熔喷非织造材料的纵向强力增强,纵向断裂伸长率不断降低,130℃的热处理效果最好,此时纵向强力提高45.2%。(2)理想的PVDF-HFP薄膜应具有亚微米级的平均孔径、小的最大孔径以及大的孔隙率和吸液率。本文研究了不同PVDF-HFP浓度以及去离子水浓度对pvdf-hfp薄膜性能的影响。研究发现,随铸膜液中pvdf-hfp浓度的增加,薄膜的孔隙率、吸液率、平均孔径以及最大孔径降低。同时发现,随去离子水浓度的增加,薄膜的平均孔径、最大孔径、孔隙率以及吸液率不断增大。(3)为进一步优化薄膜的性能,尤其是减小最大孔径,本文采用了一种新颖的方法:在涂覆pvdf-hfp薄膜之前先在玻璃板上涂覆一层纳米sio2颗粒,待薄膜成型后sio2颗粒便附着到pvdf-hfp薄膜一侧。例如,5%与7%pvdf-hfp薄膜经过涂覆纳米sio2后,最大孔径分别由23.1和16.5μm减小到2.23和1.95μm,将pvdf-hfp薄膜的最大孔径控制在2μm左右。此外,还发现涂覆sio2颗粒后pvdf-hfp薄膜平均孔径基本没有变化,且孔隙率变化很小。(4)为探究最大孔径对电池性能的影响,分别用5%pvdf-hfp熔喷复合隔膜与5%pvdf-hfp/sio2熔喷复合隔膜组装电池,并进行测试。初始循环时,两种电池初始放电比容量很接近,然而52个循环后,由具有大的最大孔径的5%pvdf-hfp熔喷复合隔膜组装的电池的容量保持率仅为26.5%,而由小的最大孔径的5%pvdf-hfp/sio2熔喷复合隔膜组装的电池的容量保持率高达84.3%。说明隔膜最大孔径小于3μm时可以满足电池的正常循环。(5)通过将涂覆有sio2颗粒的pvdf-hfp薄膜与浸渍过pvdf-hfp丙酮溶液的pp熔喷无纺布热轧复合,制成了一种新型的具有类似三明治结构的熔喷复合隔膜。本文研究了熔喷复合隔膜的物理及电化学性能。经孔径测试发现熔喷复合隔膜的平均孔径位于100到300nm之间,最大孔径为2μm左右。与PE商业隔膜相比,熔喷复合隔膜具有更高的电解液吸液率、更好的热稳定性、更佳的电解液润湿性以及与电极更小的界面阻抗。用熔喷复合隔膜组装的锂离子扣式电池均表现了稳定的循环性能以及优异的倍率性能。综上所述,PVDF-HFP/Si O2熔喷复合隔膜有希望取代传统的聚烯烃商业隔膜。