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聚烯烃多孔膜是锂离子电池中使用最广泛的隔膜材料。聚烯烃多孔膜具有诸多优点,比如化学及电化学稳定好、力学性能优异、具有低温遮断功能等。但是聚烯烃隔膜同样存在着两个明显的缺点。一方面,聚烯烃膜表面是非极性的,对电解液的润湿性不好,造成电池,生产过程中需要较长的注液时间,降低了电池的生产效率;另外,聚烯烃膜熔点低,在高温的环境中会发生强烈收缩,严重的情况下甚至发生熔融破裂,从而失去隔膜正负极的作用。因此,为了提高聚烯烃膜的性能,需要对聚烯烃膜进行改性。本文正是在这样的需求之下,展开研究,试图寻找一种简便、可行的方法对聚烯烃隔膜进行改性。 在第一章中,我们简单的介绍了锂离子电池和聚烯烃多孔膜的制备工艺,归纳了锂离子电池对隔膜的性能要求,追踪了国内聚烯烃多孔膜市场的现状。我们全面收集和总结了聚烯烃隔膜的改性方法,并在此基础上提出三种聚烯烃隔膜的改性方法。 在第二章中,我们通过对多巴胺改性的聚丙烯膜上进行表面阳离子化,从而在聚丙烯膜的表面上引入季铵根使其表面带静电。随后采用浸涂的方法在表面阳离子化的聚丙烯多孔膜表面上涂覆上芳纶纳米纤维涂层而制得聚丙烯/芳纶纳米纤维复合膜。红外光谱、XPS和SEM、AFM等手段证明我们成功制备出聚丙烯/芳纶纳米纤维复合膜。通过摩擦试验和在电解液中储存试验证明聚丙烯/芳纶纳米纤维复合膜表面的芳纶纳米纤维涂层具有较好的结构稳定性并且与基体膜的粘附力比较强。我们发现聚丙烯/芳纶纳米纤维复合膜的透气性受芳纶纳米纤维分散液的浓度及浸涂次数影响较大。随着浸涂次数的增加,复合膜的透气性逐渐下降。这是因为复合膜表面的芳纶纳米纤维涂层变得越来越均匀和致密,从SEM和AFM中可以直观的观察到这种变化。更深入的分析表明复合膜透气性的下降主要是由于孔隙率下降和孔径分布变窄引起的。相对于原始膜的纵向拉伸强度,聚丙烯/芳纶纳米纤维复合膜的拉伸强度略有下降,这主要是由于多巴胺改性引起的。聚丙烯/芳纶纳米纤维复合膜的抗热收缩性能明显优于原始隔膜。在DSC和TMA测试中,复合膜的熔融吸热峰及开始发生收缩的问题与原始膜相差不大,而复合膜的破膜温度比原始膜提高了。复合膜抗热收缩性能和破膜温度的提高,是因为其表面存在芳纶纳米纤维涂层,并且在温度达到隔膜的熔点时芳纶纳米纤维涂层可以以填料的形式填充到聚丙烯的熔体当中。我们在CR2032扣式电池中评价了聚丙烯/芳纶纳米纤维复合膜的电化学性能,发现聚丙烯/芳纶纳米纤维复合膜的倍率放电性能和循环性能比原始膜的要好。这是因为聚丙烯/芳纶纳米纤维复合膜具有更好的电解液亲和性和更高的吸液率。我们对组装的扣式电池进行了烘箱测试,结果表明聚丙烯/芳纶纳米纤维复合膜能显著提高电池的安全性。 在第三章中,我们发展了另一种改性聚烯烃膜的方法,即利用二苯基硅二醇与环氧环己基乙基三甲氧基硅氧烷的非水解溶胶-凝胶过程制备出的Siloxane低聚体树脂与二氧化硅共混后涂覆到多巴胺性的聚丙烯膜(PDA-PP膜)表面上并在紫外光下固化,最终制备出聚烯烃有机/无机复合膜。我们考察了二氧化硅的添加量对所制备的复合膜透气性的影响并尝试添加致孔剂来提高复合隔膜的透气性,并用SEM观察了所制备的复合膜其表面形貌随二氧化硅的添加量的变化。我们考察了二氧化硅的添加量对所制备的复合膜热收缩率的影响。 在第四章中,我们通过在多巴胺改性后的聚烯烃膜表面上进行多次的界面聚合反应,在其表面上再度引入芳香聚酰胺涂层。我们考察了界面聚合次数对复合膜透气性和耐热性的变化,并用SEM对复合膜表面形貌进行了观察。 在第五章中,我们对全文进行了总结并对本文研究的三种改性进行了对比。此外,还进行了简单的展望。