EVOH-Li/SPEEK锂离子电池隔膜制备及性能研究

来源 :哈尔滨理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:leaffan1985
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锂离子电池作为一种用途极其广泛的储能产品,与我们的生产生活已密不可分,小到手表手机,大到汽车飞机,都是采用锂离子电池作为电源。它主要由正负极、电池隔膜、电解液以及电池壳组成,其中电池隔膜是影响锂离子电池性能与安全至关重要的组成部分。在电池的组装工艺中,隔膜要面对高速卷绕和叠片等物理处理,为了保证其完整度,隔膜必须具备一定的力学强度,再加上动力电池的高速发展,为了保证电池的安全使用,对隔膜的耐热性能提出了更高的要求。因此,运用静电纺丝技术制备出高强度高耐热性能的锂离子电池隔膜已成为锂电池领域的热点之一。本文旨在提高静电纺丝隔膜的力学性能和耐热性能,以聚醚醚酮(PEEK)为原料磺化后制备出磺化聚醚醚酮(SPEEK),以乙烯乙烯醇共聚物(EVOH)为原料合成聚乙烯乙烯醇锂(EVOH-Li),将两者溶解共混进行高压静电纺丝,利用SPEEK聚合物强度高,耐热性好的特点,制备出一种具有高强度高耐热的EVOH-Li/SPEEK复合隔膜材料。通过FTIR、SEM、万能拉伸试验仪、TGA分析仪、电化学工作站等表征与测试,研究了EVOH-Li/SPEEK复合隔膜的化学结构、微观形貌、力学性能、热性能以及电化学性能等。结果表明:运用高压静电纺丝技术制备出的EVOH-Li/SPEEK复合隔膜纤维粗细均匀,呈现出三维网络状结构,复合隔膜的孔隙率为49.87%,对比纯EVOH-Li隔膜,虽然孔隙率下降了19.41%,但复合隔膜中大量的羟基和磺酸基团使吸液率提高了169%,复合隔膜的拉伸强度为8.15 Mpa,相比较提高了253%,断裂伸长率与纯EVOH-Li隔膜的61.23%略有下降;EVOH-Li/SPEEK复合隔膜的初始热分解温度为339.21℃,比纯EVOH-Li隔膜提高了102.26℃,长时间放置在150℃的高温下依然有良好的尺寸稳定性;EVOH-Li/SPEEK复合隔膜的电化学稳定窗口为5.32 V,离子电导率为1.292×10-3S/cm,界面阻抗为296.75Ω,在0.2C的放电电流下循环50次后容量保持率为98.3%,与纯EVOH-Li隔膜相比各项电化学性能均有所提高。
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