论文部分内容阅读
本文针对目前锂离子电池中使用的聚偏氟乙烯(PVDF)粘结剂存在的可被非水相液态电解质溶胀,使电极材料对集流体的粘附力变差,引起电极材料间接触电阻的增加,从而降低电池的使用寿命,以及易与金属锂、碳化锂(LixC6)反应,引发安全事故发的问题,结合锂离子电池粘结剂的性能要求,制备了以PEO/PAni为主要成分的不含氟导电粘结剂,采用红外光谱(IR)、扫描电镜(SEM)、热重(TG)、交流阻抗等测试技术对所制备的PEO/PAni复合导电聚合物的表面形貌、热稳定性、离子及电子导电性能进行了表征与测试,通过对结果的分析探讨了反应条件对PEO/PAni复合导电材料导电性能的影响,并确定了最佳反应条件。从IR和SEM结果看,苯胺单体在PEO聚合物基体中聚合,PEO基团上的O与PAni上胺基中的N-H存在显著的相互作用,PEO聚合物均匀包覆在PAni粒子表面。TG结果表明,在温度小于250℃时,PEO/PAni导电复合聚合物具有较好的热稳定性。通过测试PEO/PAni复合物的电子导电性能,发现反应时间、反应温度对复合物导电性能影响较大,经过正交实验比较,发现当反应时间为5h,温度为30℃时,复合物的电子导电性能较好,达到2.56S·cm-1。通过交流阻抗谱图计算的离子电导率结果表明,复合物中PAni含量为50~60%时,PEO/PAni导电复合物具有较好的导电性能,其离子电导率达到10-3S·cm-1数量级。考察了PEO/PAni导电粘结剂的粘结性能,导电剂种类及用量对电池电极导电性能的影响,确定了导电剂碳黑在电极中的含量约为5~6%。将制备的PEO/PAni导电粘结剂与PVDF粘结剂分别用于正极片的制作,与正负极片一起组装成锂离子电池,对电池的首次充放电、不同电流下放电以及放电循环等性能进行了测试。测试结果表明,同等条件下,使用PEO/PAni导电粘结剂的电池首次放电容量为158mAh·g-1,比PVDF电池提高30%,充放电电压平台平稳,放电容量随放电电流的增加而减小;在使用导电粘结剂的电池中适当减少导电剂含量,放电比容量与PVDF电池相当;不添加导电剂电池放电比容量有所下降。