【摘 要】
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锂离子电池凭借着无记忆效应、能量密度高、寿命长、环境友好等优点应用广泛。隔膜在锂离子电池中起到隔离正负极和提供锂离子传输通道的作用,影响电池的安全性和电化学性能。目前聚烯烃隔膜是应用最广泛的隔膜,但其热稳定性和电解液浸润性较差的缺点影响了它在高安全性、高功率密度电池中的应用。针对以上问题,本文利用原子层沉积方法（Atomic Layer Deposition,ALD）对商用聚丙烯隔膜进行改性,主要
【基金项目】
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华中科技大学自主创新研究基金项目“三维非规则结构的表面快速原子层沉积理论与方法”（项目编号:2019kfyXMBZ025）； 宁德时代新能源科技股份有限公司产学研合作项目“锂离子电池正极材料的ALD包覆技术开发与应用”；
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锂离子电池凭借着无记忆效应、能量密度高、寿命长、环境友好等优点应用广泛。隔膜在锂离子电池中起到隔离正负极和提供锂离子传输通道的作用,影响电池的安全性和电化学性能。目前聚烯烃隔膜是应用最广泛的隔膜,但其热稳定性和电解液浸润性较差的缺点影响了它在高安全性、高功率密度电池中的应用。针对以上问题,本文利用原子层沉积方法（Atomic Layer Deposition,ALD）对商用聚丙烯隔膜进行改性,主要工作如下:针对渗透沉积过程与隔膜性能之间关系不明确的问题,本文系统研究了真空ALD、原子层渗透沉积和等离子体前处理加ALD三种沉积工艺过程,探究了不同工艺参数对隔膜的沉积效果和性能影响机理。其中原子层渗透沉积对隔膜整体改性,复合隔膜有更好的吸液率和离子电导率,等离子体前处理加ALD工艺使薄膜更容易在隔膜表面生长,复合隔膜表现出更优异的浸润性和热稳定性,隔膜的水接触角降低至～60°,155℃下加热1 h仅收缩～1.5%。本研究对隔膜改性具有一定的参考意义,有望推广至其他隔膜。针对真空ALD沉积速度慢、难以连续沉积的缺点,进一步使用卷对卷空间隔离原子层沉积方法（Spatial Atomic Layer Deposition,SALD）制备复合隔膜。调试氧化铝工艺,根据仿真与实验确定沉积参数微间隙的大小。在前期等离子体前处理加真空ALD工艺的基础上,研究了基底运动速度对复合隔膜性能的影响。制备的复合隔膜具有良好的浸润性和热稳定性,水接触角降低至～36°,热缩率降低至～5%,制备时间比传统ALD方法缩短82%,有望大规模制造并应用于高安全性锂离子电池。
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