【摘 要】
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近年来由锂离子电池引发的着火爆炸事故时有发生,锂离子电池的安全问题已成为限制锂离子电池使用的瓶颈问题。通过制备功能化的锂离子电池隔膜解决其安全问题,是一种行之有效的方法。具有热关断功能的隔膜能够在电池温度升高时,切断电池反应,从而起到保障锂离子电池安全的作用。将低熔点的结晶聚合物微球引入到聚合物纳米纤维薄膜中获得新型功能性复合薄膜,微球间的孔结构可以保证正常使用条件下的载流子传输,而当电池内部温度
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近年来由锂离子电池引发的着火爆炸事故时有发生,锂离子电池的安全问题已成为限制锂离子电池使用的瓶颈问题。通过制备功能化的锂离子电池隔膜解决其安全问题,是一种行之有效的方法。具有热关断功能的隔膜能够在电池温度升高时,切断电池反应,从而起到保障锂离子电池安全的作用。将低熔点的结晶聚合物微球引入到聚合物纳米纤维薄膜中获得新型功能性复合薄膜,微球间的孔结构可以保证正常使用条件下的载流子传输,而当电池内部温度升高时微球熔化,形成致密的聚合物层,阻止离子的传输,实现电池的热关断。本文尝试采用悬浮分散法制备了乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）微球,对微球结构形态和结晶行为进行了表征分析,采用浸涂法将EVA微球涂敷到聚偏氟乙烯（PVDF）静电纺丝纳米纤维薄膜表面,得到EVA微球/PVDF复合薄膜。调整EVA微球浸涂液的浓度,制备了5 wt%、8 wt%和10 wt%浸涂浓度的EVA微球/PVDF复合薄膜,探究复合薄膜的电解液浸润性能和热关断性能、电池循环性能。通过对比分析得出8 wt%EVA微球复合薄膜综合性能最佳,在90℃热处理20 min后其离子电导率可以下降为原来的1.7%,在90℃下电池的放电容量降至0.2 m Ah/g,表明电池已经关断不能进行正常充放电。在25℃下采用该复合薄膜组装的电池具有较好的循环倍率性能,经过100次的充放电后,电池的容量保持率可达90.1%,在4 C倍率下的容量保持率为56.9%。采用静电喷涂法将聚乙烯（PE）微粒与PVDF纳米纤维薄膜相结合,制备了具有热关断功能的PVDF/PE/PVDF三明治复合薄膜。该复合薄膜具有68.8%的孔隙率,吸液率可达484%,经110℃热处理20 min后其离子电导率降为热处理前的0.3%,组装的电池在110℃下的放电容量下降到了0.03 m Ah/g,可以有效关断电池。该复合薄膜组装的电池具有优异的循环和倍率性能,经过100次充放电后,电池的容量保持率可达92.2%,在4 C下的容量保持率可达63.3%。综上所述,EVA微球/PVDF复合薄膜及PVDF/PE/PVDF三明治结构复合薄膜均显示出较好的热关断特性,并且有较好的电解液浸润性和循环倍率性能,能够有效提高锂离子电池的使用安全性。
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