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随着锂离子电池的应用领域越来越广泛,锂离子电池越来越不可或缺。隔膜材料作为锂电池的关键部分,对电池的安全性和成本有重要影响,但是其发展却相对滞后。目前锂离子电池隔膜的材料主要为多孔性聚烯烃,存在延展性差、对电解质亲和性差、孔径及孔隙较难控制、生产工艺复杂等缺陷。因此,加深对聚合物改性、合成技术和生产工艺的研究,改进聚合物隔膜的性能,并简化膜的制备工艺成为未来电池隔膜的发展方向。 近年来,蒙脱土(MMT)的表面改性和插层型复合所制得的聚合物/蒙脱土复合材料(UHMWPE/ MMT),因表现出比常规复合材料更为优异的性能而受到广泛关注,在电池隔膜制作方面展现巨大的应用潜力。但是聚合物/蒙脱土纳米复合材料的研究主要集中于原位聚合方法,而采用最具工业意义的熔融插层法的研究报道很少。本文基于UHMWPE/ MMT纳米复合材料微观结构,提出了新的微孔成型方法,借助扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X-射线衍射(XRD)、差示扫描量热(DSC)等手段考察了不同工艺条件对微观结构的影响,并对其熔体粘度、熔点、结晶度和力学性能(拉伸强度)等进行了测试。结果表明,苯乙烯改性的有机化蒙脱土可与 UHMWPE熔融插层,通过控制工艺条件可制得流动性良好、适合于双向拉伸成孔的UHMWPE/MMT纳米复合材料。MMT在超高分子量聚乙烯中的含量对复合材料的性能影响很大。随着MMT含量的增加,复合材料的熔点和拉伸强度都有所提高,并在MMT含量为3%时,具有最高的拉伸强度。 同样,根据UHMWPE/ MMT纳米复合材料新的成孔机理,在干法拉伸制备锂离子电池隔膜和大量探索实验的基础上,针对生产需要和工艺参数,自行设计和制造了锂离子电池隔膜制备的实验装置,确定了挤出机各区温度,机头参数,横向拉伸倍数,并进行了初步的实验研究。研究表明,该设备避免了干法步骤多、复杂而精密的加工过程,可通过改变横向拉伸部分温度、纵向拉伸倍数等参数制备隔膜。