论文部分内容阅读
锂离子电池被认为是在空间上和时间上可以存储和转换电能的比较理想的装置,生产和生活中对其需求不断增长,对能量密度、尺寸适应性、安全性能的要求也越来越高。使用聚合物电解质可以提高电池的能量密度和形状适应性,避免液态锂离子电池的漏液问题,提高电池的安全性。
本文采用对喷静电纺丝技术制CPCPVC/EVOH纳米纤维聚合物电解质基体膜。通过扫描电镜分析其纤维形貌并优化了纺丝工艺,采用FT-IR、TMA、DSC、交流阻抗、实验电池循环等测试方法,系统地研究了CPVC/EVOH纳米纤维复合膜的结构、热性能和电化学性能等,研究结果表明:
利用对喷静电纺丝技术可成功制备CPVC/EVOH纳米纤维膜,其较佳工艺条件为CPVC纺丝液浓度为16 wt.%、混合溶剂DMF/THF体积比为3/1、接收距离为15 cm、纺丝电压26 kV、进液速率为0.2 ml/h; EVOH纺丝液浓度为18 wt.%、混合溶剂DMAc/异丙醇体积比为10/1、接收距离为18 cm、纺丝电压为29 kV、进液速率为0.4 ml/h。
EVOH能有效改善CPVC/EVOH纳米纤维复合膜的亲水性和吸液率,进而提高其离子电导率,其离子电导率可达1.858*10-3 S/cm。由该复合膜组装的电池显示了良好的充放电性能,其首次充放电效率为95.6%,明显高于商业膜(89%),但该复合膜尺寸稳定性相对较差,充放电循环14次后,电池失效。
针对CPVC/EVOH纳米纤维复合膜尺寸稳定性的不足,本文研究了热处理对该复合膜尺寸稳定性、亲液性能和电化学性能的影响。结果表明:100℃热处理后,该复合膜的吸液率和离子电导率略有下降,其尺寸稳定性和机械性能改善明显,由该复合膜组装的扣式电池显示了良好的充放电性能,其首次充放电效率为95.8%,电池充放电循环40次时,容量保持率为91.3%。