锂离子电池凭借它的高能量密度,较好的循环性能,低自放电率,在电子消费产品中应用极广。高功率密度的锂离子电池主要应用于能源市场、军用和交通运输中,这些新的市场对锂离子电池有了新的要求和挑战。在锂离子电池结构中,隔膜处于阴极和阳极之间,它不仅可以阻止电极间的接触,还可以在充放电过程中允许锂离子自由通过。隔膜作为锂离子电池中较为关键的一部分直接影响电池的性能,尤其是循环性能和功率容量。目前,聚烯烃(PP和PE)凭借其机械强度高、电化学性能和化学稳定性好、价廉、热闭合性能等优点,成为锂离子电池商业微孔聚合物隔膜的首选材料之一。然而聚烯烃表面能低,对液体电解液的润湿性能差,使隔膜与电极之间形成高离子电阻,直接影响电池的循环性能和功率容量。因此有必要对锂离子电池隔膜进行表面处理,提升隔膜对电解液的润湿性能及导电性能、减小阻抗。本文拟采用化学氧化法与物理包覆法相结合,经轻微氧化在聚丙烯纤维表面植入极性基团,以增大物理包覆中纤维与包覆剂的界面结合强度,最终改善纤维的亲水性能。将改性的聚丙烯纤维和棉纤维混合,采用湿法无纺布抄造成型工艺,以制备出强度高、亲水性能好,热稳定性好的纸基锂离子电池隔膜。主要包括以下研究内容:1、采用氧化法改性聚丙烯纤维,分别讨论了氧化剂用量、氧化温度和氧化时间等因素对聚丙烯纤维亲水性能的影响。实验结果表明,当酸性高猛酸钾浓度为5%,反应温度为70℃,反应时间为15min时,纤维的亲水性能最好。通过FTIR证实了氧化剂在纤维表面上引入了极性基团(-C=O)。改性后的纤维润湿性能有所提高,密度略比水大,漂浮现象明显减少。2、采用包覆法改性上述聚丙烯纤维,实验结果表明:当润胀时间为2h,润胀温度为60℃,二甲苯为5mL,反应时间为2h,反应温度为90℃时,纤维的包覆效果最佳,吸湿性能最好。经氧化包覆改性的聚丙烯纤维,其吸湿率可达到4.08%左右。DSC结果表明,聚丙烯纤维的基本热学性质没有改变。SEM分析可得,经氧化包覆改性的聚丙烯纤维表面不仅会产生粗糙的痕迹,而且这种复杂的几何形状使聚丙烯纤维与碳酸钙的粘结性大大提高,增强了碳酸钙的包覆能力,提高了纤维的吸湿性能。3、研究了不同纤维配比对隔膜的孔隙率、抗张强度、吸液率、保液率和热收缩等性能的影响,并对锂离子电池隔膜的添加剂、形貌和电导率进行了分析。结果表明,当棉纤维与改性聚丙烯纤维的质量配比为1:1,PEO的含量为1.5%(相对于绝干浆),PVA的用量为3%(相对于绝干浆)时,其抗张强度达到1.6471/KN.m-1,孔隙率为45.45%,吸液率和吸液高度分别为687.3%和39.2mm,相应的保液率为121.3%,得到了性能良好的锂离子电池隔膜。通过热收缩性能测试得出,加入棉纤维可以提高隔膜的热稳定性。SEM结果表明,改性聚丙烯纤维与棉纤维之间相互交织形成隔膜,所得隔膜在电解液中的电导率为2.39×10-3S/cm。