PVDF基共混锂离子电池隔膜制备及结构调控

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商品化的锂离子电池隔膜为聚烯烃类微孔膜,如聚乙烯、聚丙烯等。由于其良好的化学性质、价格低廉等优点,得到了广泛的应用。但由于分子主链缺乏极性基团,且高度结晶,因此与电解液亲和能力差,导致该类隔膜离子电导率低、电解液易泄漏。  本课题首先对膜材料进行改性,然后优化制膜工艺。研究共混比例及制膜工艺改变时隔膜形貌、孔结构、聚集态结构、热性能等的变化以及这些变化与隔膜吸液能力、保液能力、电化学性能之间的关系,期望制备出高离子电导率、低电解液泄漏的高性能锂离子电池隔膜。  以聚偏氟乙烯(PVDF)为基材,共混添加聚对苯二甲酸乙二酯(PET),通过热致相分离法成功制备了PVDF/PET共混隔膜。对于共混聚合物体系的相容性进行了理论分析并通过实验加以验证,结果表明PVDF/PET为部分相容体系。  通过扫描电子显微镜(SEM),差示量热扫描法(DSC),X-射线衍射法(XRD)及万用强力仪等测试手段,分别对隔膜的形貌结构及性能进行了表征。之后将隔膜在电解液中活化制备成聚合物电解质并组装成电池,分别对电池的离子电导率,容量及循环性能等进行了测试。结果表明虽然PVDF/PET/稀释剂体系发生的是固-液分相,但随着PET含量的增加,隔膜结构却由球状离子结构向网状孔转变。此外,共混入PET降低了隔膜的结晶度,增大了孔隙率,有效的提高了隔膜吸液率并改善了热尺寸稳定性。同时,所对应的聚合物电解质室温下离子电导率可达2.53×10-3 S/cm,电化学稳定窗口4.7V。
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