熔融静电纺β-PVDF超细纤维隔膜的制备及性能EI北大核心CSCD

以熔融静电纺丝法制备锂离子电池用聚偏氟乙烯(PVDF)多孔超细纤维隔膜。对隔膜的物理性能、电化学性能以及组装电池性能等进行了测试分析。在静电场和温度的协同作用下,能够生成β相PVDF,促进电解质中锂盐的离子化。与商业隔膜Celgard 2400进行对比,熔融静电纺PVDF隔膜在130℃下受热0.5 h尺寸几乎无变化;孔隙率和吸液率高达83.99%和342.52%,离子电导率可达0.833 m S/cm。组装成半电池测试,初始放电比容量可达157.69 m A·h/g;0.5C下充放电100次后,容量保持率可达84.68%,优于商业隔膜的75.72%;在不同电流密度下测试,均能保持较稳定的放电比容量。     

TiO_2改性PVDF锂离子电池隔膜的研究

静电纺丝制备聚偏氟乙烯(PVDF)锂离子电池隔膜电化学性能一般,可采用混纺增强其电化学性能。采用二氧化钛(TiO_2)与PVDF混纺,制得TiO_2/PVDF锂离子电池隔膜,研究不同TiO_2的添加量对TiO_2/PVDF锂离子电池隔膜性能的影响,考察其力学性质、离子电导率、放电比容量和循环性能。结果表明:在添加1.5%(wt,质量分数)TiO_2条件下,制得的TiO_2/PVDF锂离子电池隔膜的孔隙率高达52.54%,吸液率403.70%,离子电导率4.2×10~(-4)S/cm;在0.5C条件下放电比容量为134.0mAh/g,循环25次条件下,TiO_2/PVDF锂离子电池隔膜的放电比容量仍有130.0mAh/g,放电比容量的波动小,循环稳定性好。     

聚偏氟乙烯/纳米二氧化硅/超高分子量聚乙烯锂电池复合隔膜的制备

通过静电喷涂技术成功制备出一种超高分子量聚乙烯(UHMWPE)锂电池复合隔膜。首先研究了纳米二氧化硅(SiO2)在聚偏氟乙烯(PVDF)溶液中的添加量对PVDF/SiO2共混溶液静电喷涂的影响,确定最佳喷涂条件。然后在UHMWPE膈膜上静电喷涂PVDF/SiO2微球,制备出PVDF/SiO2/UHMWPE复合隔膜。最后,对该复合隔膜的孔隙率、热稳定性、充放电性能进行测试。结果表明,该隔膜的孔隙率从46.5%提高到63.1%;纵向热收缩率从2.6%降低到1.3%;在0.2C充放电倍率下,首次放电比容量比相应的UHMWPE隔膜提高了32.5%,经过50次循环,放电比容量稳定,保持在155.7mAh/g左右。     

大倍率高耐热聚醚酰亚胺-聚偏氟乙烯芯壳纳米纤维锂离子电池隔膜

以高耐热、高强度的聚醚酰亚胺（PEI）为芯层材料,以电解液亲和性和界面稳定性优良的聚偏氟乙烯（PVDF）为壳层材料,构建了一种具有同轴结构的大倍率、高耐热PEI-PVDF纳米纤维锂离子电池隔膜。通过SEM、TEM、TGA、电化学工作站、电池测试系统对PEI-PVDF同轴隔膜的微观形貌和性能进行测试与表征。结果表明:PEI-PVDF同轴纤维具有清晰的芯壳结构,与商业隔膜相比,PEI-PVDF同轴隔膜具有优异的热稳定性,在180℃下处理2 h,尺寸稳定并未发生热收缩;吸液率达到520%;电化学稳定性优异,电化学窗口达到5.0 V;离子电导率达到2.3 mS·cm-1;采用PEI-PVDF隔膜组装的锂离子电池在8 C的放电流下放电比容量仍能达到107 mAh·g-1,再回到0.2 C时恢复到原始比容量的95.4%,且电池在1 C电流下循环100次后容量保持率高达92.5%,PEI-PVDF隔膜表现出的大倍率、高耐热的特点说明该纤维膜是一种高功率、高安全的锂离子电池隔膜。      

熔体mLLDPE静电纺纤维基锂电池隔膜的制备

采用熔体静电纺丝方法制备了茂金属线性低密度聚乙烯(mLLDPE)无纺纤维,并与聚偏氟乙烯(PVDF)溶液静电纺纳米纤维复合改性,成功制备出mLLDPE无纺纤维基锂电池隔膜。对该锂电池隔膜的孔隙率、热稳定性、充放电性能测试结果表明,该隔膜的孔隙率在54%~62%,首次放电比容量为70 mA·h/g,且循环稳定性良好,性能优于同等测试条件下的商业锂电池隔膜,可以应用于锂电池。     

静电喷涂制备超高分子量聚乙烯锂电池复合隔膜

通过静电喷涂技术成功制备出一种超高分子量聚乙烯(UHMWPE)锂电池复合隔膜。首先通过研究溶液浓度及电压等因素对聚偏氟乙烯(PVDF)溶液静电喷涂的影响,确定最佳喷涂条件为PVDF质量分数3%,喷涂电压21 k V。然后通过在超高分子量聚乙烯隔膜上静电喷涂PVDF颗粒,制备出复合隔膜。最后,对该复合隔膜的孔隙率、热稳定性、充放电性能测试。结果表明,该隔膜的孔隙率从46.5%提高到73.1%;纵向热收缩率从2.6%降低到1.3%;首次放电容量比相应的超高分子量聚乙烯隔膜提高了4.2%,经过50次循环,稳定性良好,可作为锂离子电池隔膜使用。     

静电纺丝制备锂离子电池用聚氨酯/有机硅复合隔膜

以聚氨酯与有机硅为原料,采用高压静电纺丝法制备了系列聚氨酯/有机硅复合纤维隔膜,通过傅里叶变换红外光谱及扫描电子显微镜等表征了纤维膜的结构、形貌与力学性能。结果表明,当有机硅加入量为10%时,纤维膜的拉伸强度达到10. 1 MPa,孔隙率为60. 9%,吸液率高达428. 7%,25℃离子电导率达到最佳值4. 5×10-3S/cm。以该隔膜组装成Li Fe PO4/Li电池测试,电流密度为0. 2 C时首次放电容量为152. 8 m A·h/g,1 C循环100次放电容量依旧能保持在135. 2m A·h/g,容量保持率为99. 2%,显示出较好的循环稳定性。     

静电纺丝与静电喷雾技术共纺制备PPESK/PVDF复合锂电池隔膜

为了改善传统静电纺丝无纺布纤维膜力学性能较差的缺点,采用静电纺丝和静电喷雾技术相结合的方法,同时进行静电纺PPESK浓溶液和PVDF稀溶液,制备得到PPESK纤维/PVDF珠粒复合锂电池隔膜,并在160℃进行热压后处理。通过扫描电子显微镜、万能拉伸试验机、电化学工作站及充放电测试仪等表征复合锂电池隔膜的微观结构、力学性能、离子电导率和相应的电池充放电性能。结果表明,该复合隔膜具有良好的电解液润湿性,室温下离子电导率达到1.92mS·cm^-1,PVDF珠粒均匀地分布在PPESK纤维中,珠粒经热压产生微熔融有效增强了纤维之间的黏结力,使复合膜的力学强度提高到13.2MPa。此外,使用复合隔膜装配的电池展现出较高的放电比容量和稳定的循环性能。     

聚偏氟乙烯-沸石复合锂电隔膜的制备及性能

针对传统聚烯烃类锂离子电池隔膜的耐温性差和电解液亲和性差的问题,本实验以微孔沸石纳米粒子和聚偏氟乙烯树脂(PVDF)为主要原料,通过相转化法制备了综合性能优异的沸石/PVDF复合锂电隔膜。结果表明:与商用聚乙烯(PE)膜相比,所制备的沸石/PVDF复合隔膜具有更加发达的孔道结构,其孔隙率超过70%,约为PE膜的2倍。沸石/PVDF复合膜的耐高温性和电解液润湿性明显优于PE膜和纯PVDF膜,经过160℃、0.5h的高温处理后,复合膜的热收缩率仅为5%,而PE膜已完全融化,收缩率达到100%,PVDF膜收缩率超过50%;沸石/PVDF复合膜的电解液接触角仅为7.4°,而PE膜和PVDF膜的接触角高达42.5°和31.7°。受益于丰富的孔道结构和良好的电解液吸收/保持能力,沸石/PVDF复合膜所装配锂离子电池的倍率放电容量高于PE膜,同时,该复合膜装配电池的循环性能也优于传统聚乙烃隔膜。     

同轴静电共喷纺及其在锂离子电池复合隔膜改性中的应用

文中介绍了一种制备纳米复合膜的方法——同轴静电共喷纺。首先组装了由外喷嘴和内喷嘴构成的同轴共喷纺装置,将静电纺丝与静电喷涂结合起来,利用该技术制备纳米纤维/颗粒复合膜。将聚偏氟乙烯(PVDF)/SiO₂溶于N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中,从外喷口制备颗粒;PVDF溶于DMF和丙酮混合物中,从内喷口制备纤维,成功制备了同时含颗粒和纤维的PVDF&PVDF/SiO₂复合膜,复合膜中颗粒的平均粒径为2.01μm,纤维平均直径为0.43μm。然后将PVDF&PVDF/SiO₂复合膜原位涂覆在商用超高分子量聚乙烯(UHMWPE)隔膜上,从而制备了一种新型锂离子电池复合隔膜。测试结果表明,该复合隔膜的孔隙率为85.96%,比UHMWPE基材膜的37.85%有明显的提高,纵向收缩率由7.28%降低到5.26%,复合隔膜接触角由48.55°降低到14.93°。与未改性的商用隔膜相比,同轴静电共喷纺制备的复合隔膜首次充放电比容量由107.8 m Ah/g提高到122.4 mAh/g,经50次循环后,仍具有良好的循环稳定性...     

EVOH-SO3Li/P(VDF-HFP)/HAP锂离子电池隔膜的制备及电化学性能EI北大核心CSCD

以聚偏氟乙烯-六氟丙烯(P(VDF-HFP))、纳米羟基磷灰石(HAP)和聚乙烯-乙烯醇共聚物的磺化物(EVOH-SO3Li)为原料进行高压共混静电纺丝,制备出EVOH-SO3Li/P(VDF-HFP)/HAP锂离子电池隔膜。利用FTIR,SEM,电化学工作站和电池检测系统对隔膜进行测试分析。结果表明:EVOH-SO3Li隔膜为粗细均匀的三维网络结构,加入P(VDF-HFP)和HAP后,EVOH-SO3Li/P(VDF-HFP)/HAP复合隔膜呈现出树枝形状的三维网状结构,提高了隔膜的孔隙率和吸液率,与纯EVOH-SO3Li隔膜相比,分别提高了37.5%和91.6%。同时表现出良好的电化学性能,组装的锂离子电池的电化学稳定窗口为5.65V,界面阻抗降至184.24Ω,离子电导率则提高至2.686×10^-3 S·cm^-1;在0.5 C放电电流下循环100次后容量保持率为96.69%,与EVOH-SO3Li隔膜相比各项性能均有所提高。     

聚苯并咪唑改性联苯型聚酰亚胺电纺锂离子电池隔膜的热学及其电化学性能

为了改善商业隔膜孔隙率和吸液率不高、耐热性和热尺寸稳定性不佳的问题,通过选用聚苯并咪唑（PBI）预聚体对聚酰亚胺（PI）进行改性,采用高压静电纺丝法制备了质量比PBI∶PI=0.3∶1.0的复合纤维隔膜。研究了复合纤维隔膜的微观形貌、孔隙率、吸液率、热性能、电化学性能及电池性能,并将PBI∶PI=0.3∶1.0的复合纤维隔膜、PI纤维隔膜及聚丙烯（Celgard 2400,PP）隔膜进行了性能对比。结果表明,PBI∶PI=0.3∶1.0的PBI/PI复合纤维隔膜孔隙率达82%,吸液率达618%;在空气气氛中,300℃无尺寸收缩,在N₂气氛中,分解温度在400℃以上,800℃时残重大于50%;离子电导率达1.29×10^-3S/cm,较PP隔膜几乎提高了1个数量级;界面阻抗为489.34Ω,较PP隔膜降低了17%;电化学稳定窗口提高到5.05 V,为PP隔膜的119%;以PBI∶PI=0.3∶1.0的复合纤维隔膜组装的CR 2032型电池表现出优异的电池性能,经大电流放电后电池性能稳定,初始放电容量达130.01 mA·h/g,在1A/s循环10...     

α-MoC1–x纳米晶富集碳球修饰隔膜对锂硫电池性能的影响

采用自组装及热处理方法合成α-MoC1-x纳米晶富集的纳米碳球(α-MoC1-x/CNS),并将其涂覆在商用聚丙烯隔膜上,对隔膜实现了界面修饰。电化学性能显示,与普通的聚丙烯隔膜相比,采用修饰的α-MoC1-x/CNS-PP隔膜组装的锂硫电池的循环稳定性和倍率性能均得到明显提升,在0.5C条件下,电池首周放电比容量提升至1129.7 mAh/g,经过100周充放电循环后,电池仍具有855.5 mAh/g的放电比容量,且在此循环过程中,库伦效率始终大于98%。在自放电测试中,电池经过48h静置后的容量损失率仅为7.7%。结合α-MoC1-x/CNS的微观形貌及XPS分析可知,在锂硫电池充放电过程中,α-MoC1-x/CNS修饰层有效地阻挡了多硫化锂向负极侧的扩散迁移,且当α-MoC1-x与多硫离子接触时能产生Mo-S键、硫代和连多硫酸根产物,进一步巩固了活性物质被约束的程度,从而使电池性能得到提升。     

静电纺丝法制备POSS-(C_3H_6Cl)_8复合聚偏氟乙烯聚合物隔膜的结构与性能

为了提高锂离子电池的安全性,文中选择聚偏氟乙烯(PVDF)为聚合物基体,八氯丙基低聚倍半硅氧烷(POSS-(C_3H_6Cl)_8)为改性剂,通过静电纺丝法制备POSS-(C_3H_6Cl)_8复合PVDF聚合物隔膜(EPS)。表征了纺丝膜的形貌、力学性能,测试了电化学窗口和Li/LiFePO_4纽扣电池的充放电循环稳定性。结果表明,当POSS-(C_3H_6Cl)_8的加入量为10%时,静电纺丝纤维薄膜的拉伸强度和断裂伸长率分别比纯PVDF提高了106.4%和27.2%;室温下的离子传导率为3.8×10~(-3)S/cm,比纯PVDF提高了97.4%;电化学稳定窗口为5.7 V。用该聚合物隔膜组装的锂离子电池具有良好的循环稳定性和倍率性能。     

石墨电极表面聚丙烯腈纳米纤维膜的制备及性能

为了充分利用纳米纤维膜的多孔特性,同时克服其低机械强度的缺陷,以聚丙烯腈(PAN)为主要原料,采用静电纺丝法在石墨电极表面制备PAN纳米纤维膜,形成隔膜-电极一体化结构单元(SAA),并对SAA的孔道结构、力学性能、电解液性能、热尺寸稳定性及电池性能进行系统研究.结果表明:SAA中PAN隔膜与石墨电极的粗糙表面结合紧密,PAN隔膜呈现出发达的孔道结构,电解液亲和性良好;在150℃热处理0.5 h,SAA表面隔膜的热收缩率小于2％,显著优于市售聚烯烃隔膜.基于良好的理化特性,SAA装配的钴酸锂全电池表现出优异的循环容量和倍率容量保持性,如在0.2 C下,经历200次循环后电池的放电容量保持率为98％,在32 C下电池的放电容量为0.5 C下的44.3％.因此,电极表面直接制备纳米纤维膜可形成完整的隔膜-电极一体化单元,在充分发挥纳米纤维膜优势的同时,可优化电极与隔膜的界面相容性、改善电池的充放电性能,并能够提高电池的装配效率.     

均苯型聚酰亚胺锂电池复合隔膜的电化学性能

为了替代传统的聚烯烃微孔膜,对均苯型聚酰亚胺(ODA/PMDA)复合锂电池隔膜进行了研究。制备的聚酰亚胺(PI)/聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)复合膜孔径在0.2μm左右,孔径大小适宜,孔径分布均匀;复合隔膜具有较高的孔隙率和离子电导率。PI/PET复合膜较好的耐热性,使复合膜组装的锂电池具有安全性和较好的电池性能。电池性能测试表明,复合膜组装的锂电池具有优良的放电容量保持率和大倍率放电性能。     

聚乙烯-乙烯醇磺酸锂/聚偏氟乙烯-六氟丙烯锂离子电池隔膜的制备及性能

以聚乙烯-乙烯醇的磺化物（EVOH-SO₃Li）和聚偏氟乙烯-六氟丙烯（PVDF-HFP）为原料,利用高压静电纺丝技术纺制成高孔隙率、纤维粗细均匀的EVOH-SO₃Li/PVDF-HFP复合隔膜材料。利用FTIR、SEM、万能拉伸试验仪、TGA、BMP3电化学工作站和电池检测系统对EVOH-SO₃Li/PVDF-HFP隔膜进行测试分析。测试结果表明:EVOH-SO₃Li/PVDF-HFP隔膜形成致密的三维网络结构,纤维粗细均匀,孔径均一,EVOH-SO₃Li/PVDF-HFP隔膜的孔隙率和吸液率分别为85%和437%;与纯EVOH-SO₃Li隔膜相比,EVOH-SO₃Li/PVDF-HFP复合隔膜的拉伸强度最大值从2.17 MPa提高至8.33 MPa,起始热分解温度升高至310℃,并表现出良好的电化学性能和电池性能。其中电化学稳定窗口由5.6 V增至5.8 V,界面阻抗由425.51 Ω降低至115.24 Ω,离子电导率由1.592×10-3 S/cm提高至3.102×10-3 S/cm;采用EVOH-SO₃Li/PVDF-HFP隔膜组装的锂离子电池在0.5 C放电电流下循环100次后容量保持率为96.65%。      

三维花状MoS2锌离子电池正极材料的设计构筑及其储能机制研究

采用水热法设计构筑三维花状二硫化钼,并利用XRD、SEM、RAMAN、TG等测试方法对产物的结构和形貌进行了表征,进而作为正极材料组装成锌离子电池并对其进行电化学测试分析,在充放电电压区间为0.2~1.2V、电流密度为1.0A/g条件下,首次放电比容量可达63.9 mAh/g,100次循环后其放电比容量保持在53.6mAh/g,容量保持率为83.9%。较高的比容量和循环稳定性使MoS_2成为有前景的锌离子电池正极材料之一。     

PVDF-HFP/LLTO复合锂离子电池隔膜的电化学性能研究

通过溶剂热合成法合成了平均粒径为69.4nm的钙钛矿型快锂离子导体-钛酸镧锂(LLTO),以聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)为基体材料,掺杂不同含量的LLTO纳米颗粒,利用静电纺丝法制备PVDF-HFP/LLTO复合锂离子电池隔膜。考察分析了LLTO的含量对复合纳米纤维膜的表面形貌、热学性能及电化学性能的影响。研究结果表明,当LLTO的质量掺入量为15%时,该复合隔膜的电解液吸液率为249%,可达到商业隔膜(140%)的1.8倍,离子电导率达2.483×10~(-3)mS/cm;组装成电池后,首次放电比容量高达213mAh/g,显示出优异的电化学性能。     

多孔性纤维素无纺布增强聚合物隔膜的制备

以聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯(PEGMEMA)为单体,八乙烯基多面体齐聚倍半硅氧烷(OVPOSS)为交联剂,通过紫外光照引发聚合,形成交联结构,并与线型聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物(PVd F-HFP)形成一种新型的凝胶聚合物隔膜。为了进一步提高聚合物膜的力学强度和电化学性能,用纤维素无纺布和致孔剂对其改性。实验结果表明,改性后隔膜的力学性能、离子电导率和孔隙率都得到明显的提高,拉伸强度最高达到10.6 MPa。与商用聚乙烯膜、单一的PVd FHFP多孔膜和未用无纺布改性的隔膜比较,聚合物改性后的隔膜在150℃仍可以保证尺寸稳定。采用改性隔膜组装的锂离子电池拥有更好的循环和倍率放电性能,在0.5 C/0.5 C的充放电条件下能够稳定循环,最高放电比容量可达到145m A·h/g。