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...     

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。      

C/LLZO复合隔膜的磁控溅射制备及其对多硫化物抑制效应

通过磁控沉积技术在聚丙烯(PP)商业隔膜表面构建了碳/锆酸镧锂(C/LLZO)功能结构,以实现高效阻碍多硫化物扩散,提高电池比容量。本文对多层隔膜表观形貌、孔隙率、电解液亲和性和电化学性能等进行表征。研究结果表明:导电碳的引入改善了硫正极的绝缘缺陷,LLZO特有的结构也提高了锂离子电导率,同时磁控溅射方法有效避免了直接涂覆法带来的隔膜孔隙率大大降低等问题。C/LLZO双溅改性隔膜的离子电导率高达3.44 m S/cm,是商业隔膜(PP/Celgard2400,1.93m S/cm)的1.78倍;在0.2 C下首次充放电比容量达905.34 m Ah/g,200次循环后依然保持在780.06 m Ah/g,容量衰减率为每循环0.069%,优于商业隔膜的0.80%,显示出优异的循环稳定性。     

C/LLZO复合隔膜的磁控溅射制备及其对多硫化物抑制效应北大核心CSCD

通过磁控沉积技术在聚丙烯(PP)商业隔膜表面构建了碳/锆酸镧锂(C/LLZO)功能结构,以实现高效阻碍多硫化物扩散,提高电池比容量。本文对多层隔膜表观形貌、孔隙率、电解液亲和性和电化学性能等进行表征。研究结果表明:导电碳的引入改善了硫正极的绝缘缺陷,LLZO特有的结构也提高了锂离子电导率,同时磁控溅射方法有效避免了直接涂覆法带来的隔膜孔隙率大大降低等问题。C/LLZO双溅改性隔膜的离子电导率高达3.44 m S/cm,是商业隔膜(PP/Celgard2400,1.93m S/cm)的1.78倍;在0.2 C下首次充放电比容量达905.34 m Ah/g,200次循环后依然保持在780.06 m Ah/g,容量衰减率为每循环0.069%,优于商业隔膜的0.80%,显示出优异的循环稳定性。     

POSS-(PMMA46)8浸渍涂覆商业PP隔膜的结构与性能

为了提高锂离子电池的安全性能,降低其界面阻抗,选用既具有优异耐热性能又与聚合物有良好相容性的POSS杂化聚甲基丙烯酸甲酯(POSS-(PMMA 46 ) 8)作为改性剂,通过在商业聚丙烯(PP)隔膜上浸渍POSS-(PMMA 46 ) 8制备改性商用PP隔膜,分析隔膜的力学性能、热收缩性能、界面性能、离子电导率及电化学性能。结果表明:当POSS-(PMMA 46 ) 8质量分数为40%时,复合膜的孔丰富均一,润湿性最佳,拉伸强度是未改性前的5.34倍,且在160℃/1h下具有较高的热稳定性。此复合膜电导率为1.35×10 -3 S/cm,与电极的界面阻抗由原来的743Ω降为152Ω;Li/改性隔膜/LiFePO 4扣式电池的充放电循环稳定性较好,低倍率下的电池容量与商业PP隔膜相当。     

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。     

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。     

静电纺聚乙烯-乙烯醇磺酸锂/聚酰亚胺锂离子电池隔膜复合材料的电化学性能

以3,3',4,4'-二苯甲酮四羧酸二酐和4,4-二氨基二苯醚为原料合成聚酰胺酸（PAA）纺丝液,通过高压静电纺丝和热亚胺化制备聚酰亚胺（PI）纤维膜,然后将聚乙烯-乙烯醇磺酸锂（EVOH-SO₃Li）以高压静电纺丝和加热加压的方式覆盖在PI纤维膜表面,制备EVOH-SO₃Li/PI锂离子电池隔膜复合材料。通过FTIR、SEM、万能拉伸试验仪、接触角测试仪和IM6型电化学工作站对EVOH-SO₃Li/PI锂离子电池隔膜复合材料的性能进行测试与表征。结果表明：EVOH-SO₃Li/PI锂离子电池隔膜复合材料具有较清晰的三维网状结构,与PI隔膜相比,纤维间粘连现象明显增加,在降低孔隙率同时,吸液率和拉伸强度分别提高至521%和12.83 MPa,并表现出较好的热收缩稳定性、高温闭孔性能和电化学性能。其中电化学稳定窗口从5.5 V提高至5.8 V,界面阻抗从360 Ω降低至315 Ω,离子电导率从2.416×10^-3 S/cm提高至3.672×10^-3 S/cm。     

PET基陶瓷隔膜的制备及性能研究

以聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物(PVDF-HFP)为粘结剂, 用浸涂法在对苯二甲酸乙二醇酯(PET)隔膜上同时涂覆不同粒径的SiO₂和Al₂O₃, 使PET的大孔得到更有效的填充, 充分发挥了两种陶瓷及其粒径的各自优势。系统考察了SiO₂与Al₂O₃相对含量对陶瓷隔膜的表面形貌、孔隙率、吸液率、热稳定性、离子电导率和电化学阻抗谱(EIS)的影响。研究了SiO₂/Al₂O₃为3/7(wt%)的陶瓷隔膜组装成MCMB/LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂电池的电化学性能, 并与商业聚丙烯(PP)隔膜对比。结果表明: 该陶瓷隔膜具有更好的综合性能, 100次循环后的容量保持率为93.9%, 10C电流下仍具有82.7 mAh/g的容量, 优于商业PP隔膜。     

聚苯硫醚无纺布基耐高温复合电池隔膜的制备与性能

采用耐高温工程塑料聚苯硫醚(PPS)制备的无纺布为基底膜,聚偏氟乙烯(PVDF)和Si O2纳米粒子为表面涂覆材料构建耐高温复合电池隔膜(记作PVDF@Si O2/PPS)。研究发现,与商业隔膜PP/PE/PP相比,隔膜PVDF@Si O2/PPS具有较高的离子电导率和放电比容量。这主要与复合隔膜较高的孔隙率、透气性、较强的电解液浸润能力及吸液能力有关。另外,热处理实验结果表明,PPS无纺布基复合隔膜具有较强的耐热性,在250℃仍可保持较高的尺寸稳定性。可见,采用PPS无纺布构建电池隔膜为高功率高安全锂离子电池的开发提供了可能。     

沸石/聚乙烯醇涂覆改性聚丙烯隔膜及其性能研究

为了改善商业聚丙烯(PP)隔膜与电解液浸润性差和热尺寸稳定性不佳的问题,采用浸涂法制备了沸石/聚乙烯醇涂覆PP隔膜。通过扫描电子显微镜(SEM)、电池测试系统和电化学工作站等表征手段研究了改性隔膜的表面形貌、孔隙率、吸液率、热稳定性以及电化学性能,并与PP隔膜进行了性能对比。结果表明,改性后的PP隔膜孔隙率从38.4%提升到41.2%,吸液率从108.4%增加到181.1%,170 ℃下的热收缩率从58%降至23%。与PP隔膜相比,改性隔膜的循环性和稳定性得到了提高。界面阻抗从88 Ω降为61 Ω,离子电导率从0.58 mS/cm增加到0.75 mS/cm。沸石/聚乙烯醇涂层是改善PP隔膜电化学性能和热稳定性的有效方法,能够提高锂电池的循环性和安全性。     

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。     

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。     

共纺聚乙烯-乙烯醇锂-热塑性聚氨酯锂离子电池隔膜热力学及电化学性能

为了改善锂离子电池隔膜的热力学和电化学等性能，以聚乙烯-乙烯醇锂(EVOH-Li)和热塑性聚氨酯(TPU)为原料，利用高压静电纺丝法进行双针头同时纺丝，制备了两种不同纤维丝相互缠结的EVOH-Li-TPU共纺膜。其中，EVOH-Li具有自由脱嵌的锂离子，可以增加电池隔膜的离子导电性；TPU具有良好的力学性能和韧性，可以增加锂离子电池隔膜的抗穿刺性，从而提高其安全性。研究了EVOH-Li-TPU共纺膜的微观形貌、力学性能、吸液率、孔隙率、热学性能及电化学性能，并与EVOH-Li和TPU单纺膜的相关性能进行对比。结果表明，EVOH-Li-TPU共纺膜的拉伸强度和断裂伸长率分别达到6.09 MPa和79.26%，孔隙率和吸液率分别达到84%和321%，室温离子电导率为4.41×10–4 S/cm，界面阻抗相比EVOH-Li和TPU单纺膜显著降低，电化学窗口为5.0 V，EVOH-Li-TPU共纺膜相比于EVOH-Li和TPU单纺膜，各种性能均有所增强。      

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。     

改性纳米SiO2对PVdF-HFP膜形态和性能影响的研究

利用不同硅烷偶联剂改性纳米SiO2,并将改性物分别加入聚(偏氟乙烯-六氟丙烯)共聚物(PVdF-HFP)溶液中,制备成锂离子电池隔膜。FT-IR和TGA测试表明,偶联剂已成功接枝到纳米SiO2表面;SEM、拉伸、热收缩和交流阻抗测试结果显示,电池隔膜中纳米SiO2的分散性、膜的机械强度、热收缩及电导率都有明显的改善;电化学测试结果表明,含改性纳米SiO2的PVdF-HFP电池隔膜的放电比容量和循环稳定性均比含未改性纳米SiO2的电池隔膜有所提高,尤其是含γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH570)改性SiO2的PVdF-HFP电池隔膜,各项性能均有较大的提高,其拉伸强度可达8.63MPa,离子电导率高达1.53×10-3 S/cm,放电比容量在充放电循环100次以内一直保持在142mAh/g以上。     

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。     

长寿命及高功率锂离子电池用多孔石墨烯/聚偏氟乙烯功能层复合隔膜

隔膜是锂离子电池的重要组成部分,对隔膜进行材料及结构的优化可以提高锂离子电池的性能。通过在普通商用聚丙烯(PP)隔膜表面构建多孔石墨烯/聚偏氟乙烯功能层的方式获得了复合隔膜材料,通过涂布及常温液相处理的方法调控涂层的孔隙结构,使复合隔膜对电解液的吸附性能明显提高,功能层使复合隔膜具有优异的离子透过性和单侧(石墨烯层)导电性。与采用普通聚丙烯隔膜相比,功能层复合隔膜在低倍率(0.5 C)下的电极材料容量发挥相当。而在高倍率(5 C)下,功能层复合隔膜下,电池容量发挥非常突出,并且600次循环后的容量保持率接近100%,而采用常规PP隔膜,电池材料则容量快速衰减失效。