涂层控制锂离子电池闭孔性能研究

采用无纺布基材以及具有闭孔性能的涂层,制备出一种具有闭孔性能的锂离子电池用无纺布基陶瓷隔膜,分析研究了样品的孔径、孔隙率、热性能、亲液性电池充放电循环性能。结果表明:在无纺布基材的两面均匀涂布氧化铝陶瓷涂层后所得电池隔膜的孔径为0.17μm;若在涂层中加入具有热熔性能的聚乙烯(PE)微粉,其隔膜孔径为0.30μm,均满足锂离子电池隔膜要求。2种隔膜在160℃和2h条件下不发生热收缩,含有PE微粉涂层的隔膜在加热后表现出闭孔现象。2种隔膜所制备的电池在1C充放电循环50次条件下,电池容量保持率分别为84.4%和84.2%,均优于PE隔膜电池,其倍率性能也较优。     

聚苯醚纳米纤维锂电隔膜的制备

为了改善锂离子电池的高温安全性和充放电性能,以聚苯醚树脂为成膜材料,采用静电纺丝技术制备了纳米纤维锂电隔膜,对隔膜的形貌、结构、电解液亲和性和耐高温性进行了系统测试,并将该纳米纤维膜装配到电池中进行充放电性能测试。结果显示:聚苯醚隔膜的纳米纤维直径约为260nm,纤维交错形成均匀的孔道(平均孔径约500nm),其孔隙率达到74%以上,为聚烯烃隔膜的2倍左右;聚苯醚树脂的电解液亲和性和高孔隙率强化了隔膜的电解液吸收和保持能力,其吸液率约为310%;在150℃,60min的热处理条件下,该隔膜的尺寸收缩率几乎为零。电池性能测试表明,聚苯醚基纳米纤维膜显示出更优的放电倍率性能和循环性能。     

无纺布型锂离子电池隔膜的研究进展

锂离子电池隔膜是隔离正、负极,同时能够让锂离子在正负极间自由通过的多孔隔膜材料.综述了无纺布型锂离子电池隔膜的结构性能特点,以及该材料制备过程中的孔径控制、热闭合作用等关键技术的研究进展.     

湿法无纺布型锂离子电池隔膜研究

以氧化包覆改性的聚丙烯纤维和棉纤维为主要材料,采用湿法无纺布抄造的方法制备出了锂离子电池隔膜.研究了不同纤维配比对隔膜的抗张强度、孔隙率、吸液率、保液率和热收缩等性能的影响,并对锂离子电池隔膜的形貌和电导率进行了分析.结果表明,当棉纤维与改性聚丙烯纤维的质量配比为1∶1时,其抗张强度达到1.647 1kN/m,孔隙率为45.45%,吸液率和吸液高度分别为687.3%和39.2mm,相应的保液率为121.3%,得到了性能良好的锂离子电池隔膜.通过热收缩性能测试得出,加入棉纤维可以提高隔膜的热稳定性.SEM结果表明,改性聚丙烯纤维与棉纤维之间相互交织形成隔膜,所得隔膜在电解液中的电导率为2.39×10~(-3) S/cm.     

静电纺丝聚芳醚砜酮锂离子电池隔膜的制备及热处理EI北大核心CSCD

采用静电纺丝技术制备了聚芳醚砜酮(PPESK)纤维膜用作锂离子电池隔膜,并对PPESK纤维膜进行热处理以提高隔膜的拉伸强度和弹性模量,经320℃热处理后的隔膜纤维之间的黏结作用有效增强,隔膜的拉伸强度提高至19.8MPa。通过扫描电镜观测、差示扫描量热分析、交流阻抗测试和充放电测试等手段表征了PPESK隔膜的表面形貌、热稳定性能、电化学性能和相应的电池充放电循环性能。实验结果表明,热处理PPESK隔膜显示出良好的电解液吸收性能和热稳定性;电解液浸润的热处理PPESK隔膜相比Celgrad 2400PP隔膜具有更高的离子电导率(2.38mS/cm)和更低的界面电阻(170Ω);使用热处理PPESK隔膜装配的扣式电池展现出较高的充放电容量和稳定的循环性能。     

静电纺丝聚芳醚砜酮锂离子电池隔膜的制备及热处理

采用静电纺丝技术制备了聚芳醚砜酮(PPESK)纤维膜用作锂离子电池隔膜,并对PPESK纤维膜进行热处理以提高隔膜的拉伸强度和弹性模量,经320℃热处理后的隔膜纤维之间的黏结作用有效增强,隔膜的拉伸强度提高至19.8MPa。通过扫描电镜观测、差示扫描量热分析、交流阻抗测试和充放电测试等手段表征了PPESK隔膜的表面形貌、热稳定性能、电化学性能和相应的电池充放电循环性能。实验结果表明,热处理PPESK隔膜显示出良好的电解液吸收性能和热稳定性;电解液浸润的热处理PPESK隔膜相比Celgrad 2400PP隔膜具有更高的离子电导率(2.38mS/cm)和更低的界面电阻(170Ω);使用热处理PPESK隔膜装配的扣式电池展现出较高的充放电容量和稳定的循环性能。     

无纺布基PVDF膜的制备及亲液性能研究

为提高锂离子电池隔膜的亲液性和耐温性,提高锂离子电池的综合性能,采用涂覆方法制备PVDF-无纺布复合隔膜,并对隔膜进行碱处理改性。结果表明,所制备复合膜表面具有发达的海绵状孔道结构,孔径约为2μm。改性后的隔膜对电解液具有良好的亲和性,电解液接触角由PP无纺布的140°降低至40°,吸液率由最初的70%提高到约300%,而复合膜自身的形貌和结构没有发生明显变化。改性后的隔膜对电解液具有更好的吸附作用,由于吸附更多的电解液,锂离子在膜层中的传递阻力更小。因此,改性后的复合膜装配的锂离子电池显示出优良的电池容量保持性。     

无机涂层改善锂离子电池聚烯烃隔膜性能研究

为了提高锂离子电池用聚烯烃微孔膜的综合性能, 在商用Celgard膜表面涂布ZrO₂无机涂层, 粘结剂选用电池用聚偏氟乙烯。对比分析涂覆前后的隔膜发现, ZrO₂涂层可以显著提高Celgard膜的热尺寸稳定性和热熔化温度, 对提高锂离子电池安全性起到积极作用。同时无机涂层还能明显改善隔膜对电解液的浸润性, 复合隔膜具有更好的保液能力, 以涂有ZrO₂涂层的Celgard膜作为隔膜组装锂离子电池,可以显著提高长期充放电循环时电池容量保持率。     

聚硅氧烷/聚苯硫醚无纺布复合电池隔膜的制备与性能

以聚乙烯基硅氧烷（PVS）为涂覆材料,以耐高温聚苯硫醚（PPS）无纺布为支撑材料,通过物理浸涂的方法制备了PVS/PPS无纺布复合锂离子电池隔膜。通过对基本物理性能、电化学性能和电池性能的系统考察,发现与聚烯烃（PP/PE/PP）隔膜相比,PVS/PPS复合隔膜具有较发达的微孔结构、良好的润湿性、较高的离子电导率及良好的界面相容性,有助于降低电池工作时的欧姆极化程度,并使电池表现出较高的放电比容量和良好的循环稳定性（保持率约为100%）。此外研究发现,PVS/PPS复合隔膜具有优异的耐热性,在250℃的高温下热处理1 h后仍能表现出较好的尺寸稳定性。可见,PPS无纺布基复合隔膜在动力型锂离子电池领域具有很大的发展前景。      

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。     

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。     

EVOH-SO_3Li/PET电纺锂离子电池隔膜电化学性能

采用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)与乙烯-乙烯醇共聚物的磺化物(EVOH-SO_3Li)进行交替静电纺丝,制备EVOH-SO_3Li/PET复合锂离子电池隔膜,通过扫描电子显微镜对隔膜的微观形貌进行观察,并利用IM6型电化学工作站对隔膜的电化学性能进行分析测试。结果表明:EVOH-SO_3Li/PET纤维膜的平均直径为387nm,两种纤维均呈现均匀的网状结构。相比纯EVOH-SO_3Li纤维,改性后EVOH-SO_3Li/PET复合纤维之间粘连现象明显降低,且纤维表面更加光滑,纤维间孔隙增大;组装的锂离子电池的电化学稳定窗口为5.3V,界面阻抗降至212.31Ω,离子电导率则提高至2.347×10^-3S/cm,与EVOH-SO_3Li隔膜相比各项性能均有所提高。     

熔融静电纺β-PVDF超细纤维隔膜的制备及性能

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。     

改性SiO2/PVDF-HFP/PP无纺布复合膜的制备及电化学性能

利用γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH570)改性纳米SiO2(简称KH570@SiO2),与聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物(PVDF-HFP)溶液混合,涂覆于聚丙烯(PP)无纺布上,制成KH570@SiO2/PVDF-HFP复合PP无纺布的锂离子电池隔膜。研究复合隔膜的物理性质,并分别与不含纳米SiO2的体系以及含未改性纳米SiO2的体系进行比较。通过扫描电子显微镜(SEM)、万能材料试验机、交流阻抗和充放电循环等测试,对复合隔膜的形态、力学性能和电化学性能等进行研究。结果表明,改性的纳米SiO2能够在复合隔膜中更好地分散,微孔更加均匀,而且复合隔膜的热性能和吸液率也有明显的提高。KH570@SiO2/PVDF-HFP/PP无纺布复合隔膜的离子电导率最高,可达1.5×10-3S/cm,组装的电池在0.2 C的充放电倍率下经过100次循环,放电比容量稳定,保持在146.6 mAh/g左右。     

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。     

基于专利分析的锂离子电池隔膜技术发展趋势研究

对锂离子电池隔膜技术在中、美、欧的专利申请进行了检索、去噪，在此基础上梳理锂离子电池隔膜技术发展生命周期、主要专利权人、技术研发方向，并通过技术功效分析，找到锂离子电池隔膜技术分布和技术效果。从专利分析的结果来看，锂离子电池隔膜技术经历3个阶段，即技术起步期、技术缓慢发展期以及技术快速增长期；锂离子电池隔膜领域的专利主要集中在H01M2/14、H01M2/16、C08J9/00及B32B27/32四大类，主要涉及隔膜的结构、材质及制备工艺；从整体来看，锂离子电池隔膜未来发展方向主要集中在提高隔膜耐热性、研制超薄隔膜、提高隔膜的吸液性能以及研发聚合物电解质隔膜、纤维隔膜等新型隔膜上；并对标东丽、旭化成、帝人、Celgard、住友化学等全球锂离子电池隔膜技术领先公司，建议我国相关研究单位充分发挥在湿法基膜、改性涂布膜研发上的技术优势，优化湿法制膜工艺、拉伸工艺、涂覆改性工艺，提高隔膜安全性、充放电高效性、使用寿命，抢占制高点，针对技术疏松区或技术空白区进行突破。     

锂离子电池无纺布隔膜的特性试验研究

该文以锂离子电池无纺布隔膜为研究对象,介绍了锂离子电池无纺布隔膜的含义,分析了锂离子电池无纺布隔膜制作方法。并利用机械应力分析的方式,对锂离子电池无纺布隔膜特性进行了探究。     

多孔性纤维素无纺布增强聚合物隔膜的制备EI北大核心CSCD

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。     

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。     

静电纺TiO2改性联苯型聚酰亚胺锂离子电池隔膜

先采用高压静电纺丝技术制备二氧化钛/聚酰胺酸(TiO₂/PAA)复合纤维膜,然后对其进行热亚胺化处理制备出二氧化钛/聚酰亚胺(TiO₂/PI)复合纤维隔膜。使用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱分析仪(FTIR)、热失重分析仪和电化学工作站测试了TiO₂/PI复合纤维隔膜的基本性能和电化学性能,结果表明：隔膜具有明显的三维网状结构,与未改性的纯PI隔膜相比,改性后TiO₂/PI复合纤维隔膜的拉伸强度、孔隙率和吸液率分别提高到16.74 MPa、77.5%和550%;其热收缩性能较好,整体电化学性能优异。制备的LiFePO₄(磷酸铁锂正极)/TiO₂/PI/C(石墨负极)电池具有优异的循环稳定性和高放电容量,在1 C条件下进行100个循环后,其库伦效率在25℃和120℃高达96.7%和90.7%。