锂离子电池用PVDF类隔膜的研究进展

本文综述了锂离子电池的组成、隔膜的作用,介绍了PVDF作为锂电池隔膜的发展,详细介绍了目前国内外的制备方法以及优缺点,并对隔膜未来的发展趋势做了展望.     

PVDF/PMMA/PEG型聚合物隔膜的制备

为提高锂离子电池聚偏氟乙烯(PVDF)基聚合物隔膜对电解液体系的亲和性和导电性,引入聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)与聚偏氟乙烯(PVDF)进行共混,并添加有机增塑剂聚乙二醇PEG-400对PVDF基聚合物隔膜进行改性研究。采用先干法后湿法的相转化方法制备PVDF/PMMA/PEG型聚合物隔膜。通过对制备的聚合物隔膜的孔隙率、吸液率、微观形貌和电化学性能的分析研究,确定制膜的最佳工艺条件为聚合物占溶剂质量百分比为8%,PVDF∶PMMA=7∶3,增塑剂含量为30%,非溶剂含量为3%,反应温度为45℃,在此最佳工艺条件下制备的PVDF/PMMA/PEG隔膜的离子电导率可达2.848 m S/cm,对电解液体系的亲和性和导电性得到显著提高。     

PVDF/SMA共混膜的制备与性能

通过马来酸酐和苯乙烯合成了苯乙烯/马来酸交替共聚物(SMA),并按不同质量比与聚偏氟乙烯(PVDF)共混,通过溶液相转化成膜法制备了PVDF/SMA共混膜。采用红外光谱、扫描电镜、膜通量测试等对不同铸膜液所形成膜的结构和性能进行了研究。结果表明,随着铸膜液中交替共聚物含量增大,所成膜及膜表面交替共聚物含量增大,膜孔尺寸增大,膜孔隙率升高,纯水通量增大,蛋白质截流能力下降,膜表面亲水性和耐蛋白污染能力增强。     

PVDF/PDA共混膜的制备及其性能研究

采用多巴胺自聚合原理生成聚多巴胺,通过聚多巴胺对PVDF膜进行共混改性,制得聚偏氟乙烯/多巴胺(PVDF/PDA)共混膜.采用SEM、纯水和酵母悬浊液超滤杯恒压过滤测试以及抗污染能力测试等对共混膜的结构和性质进行考察,同时探讨了不同共混浓度及不同PDA添加量对膜抗污染能力的影响.PDA添加量为0.3%(质量分数)时,纯水通量从PVDF对照膜的56.19L/(m2·h)提高至69.63L/(m2·h).通过重复过滤实验考察共混膜的抗污染能力,结果表明,加入PDA后共混膜的抗污能力有很大提高,PVDF对照膜的一次和二次通量恢复率仅为68.5%和56.4%,而PDA改性后的共混膜通量恢复率均在90%以上.     

锂离子电池用聚酰亚胺隔膜的研究进展

本文介绍了聚酰亚胺隔膜的成膜方法和特点,以及聚酰亚胺纳米纤维膜的高性能化改性产业结构与进展,探讨了碳达峰、碳中和要求新格局下聚酰亚胺隔膜的产业前景,提出了锂离子电池用聚酰亚胺隔膜的绿色化发展建设性意见,以推动绿色能源产业健康发展。     

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。      

PVDF/PMMA共混挤出流延膜结构与性能研究

探讨了聚偏氟乙烯(PVDF)/聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)共混挤出流延膜的结构和性能.研究结果表明:PMMA的加入能够大大改善其微观结构,不但使结晶度降低,而且红外分析(IR)和广角x射线衍射(WXRD)证实,其中部分α晶型能明显地转变成β晶型;TGA研究表明,共混体系的稳定性比纯粹的PMMA稳定性提高,但PVDF的热稳定性只有很少降低;流变性能研究显示,PMMA含量在很宽的范围内体系扭矩变化不大,为选择加工条件提供了依据;力学性能测试显示出共混膜具有很好的力学性能.PVDF/PMMA共混挤出膜被证明是一种很有前途的薄膜材料.     

干法制备聚合物锂离子电池用PVDF-HFP隔膜的研究

采用相转化法(干法)以PVDF-HFP(聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物)为本体聚合物制备了聚合物锂离子电池用隔膜.通过扫描电镜对隔膜形貌进行分析,研究了在干法制膜过程中空气湿度对隔膜形貌和性质的影响.采用交流阻抗技术和PC(碳酸丙烯酯)浸入实验分别测定了隔膜的电导率和吸液率.采用吸液率最高,相对湿度50%下制备的隔膜装配电池,测其电化学性质.电池首次充放电效率为88.3%,第五周可达99.4%,表现出良好的电化学性能.     

锂离子电池隔膜材料EVOLi-OMMT的制备与性能

以聚(乙烯-乙烯醇)(EVOH),锂基蒙脱土(Li-OMMT)为主要原料,先合成了一种离子型树脂,后与锂基蒙脱土复合以制备一种全新的有机-无机杂化材料EVOLi-OMMT.采用高压静电纺丝法,将其制成锂离子电池用无纺布隔膜.先用红外表征了杂化材料的键接结构,又用SEM表征了隔膜的微观结构,后将合成的两种复合隔膜与Cel...     

PU/PVDF共混中空纤维膜结构与性能

采用熔体纺丝后拉伸的方法制备了聚氨酯(PU)/聚偏氟乙烯(PVDF)共混中空纤维膜,研究了拉伸对共混膜形态结构的影响,通过测定水通量随透膜压力的变化讨论了PU/PVDF共混中空纤维膜的压力响应性能,并对不同拉伸倍数所得膜压力响应性能差异进行了研究.结果表明,拉伸过程增大了聚合物间界面微孔的通透性,有效地提高了膜的水通量;且随拉伸倍数的提高,PU/PVDF共混中空纤维膜界面微孔的回复性有所提高.     

静电纺丝法制备高吸酸性电容器用PVDF隔膜

以静电纺丝法制备电解电容用PVDF多孔纤维隔膜。讨论了纺丝液浓度、混和溶剂组成、电压、接收距离等主要工艺条件对纺丝液的电导率、黏度、隔膜单纤维直径、形态(SEM)及其孔隙率的影响。以MAH为单体,用低温等离子体聚合技术对隔膜表面进行亲水改性。用DSC表征纤维隔膜材料的结晶度。结果表明:PVDF浓度15%,DMF/丙酮质量比8∶2,电压11kV,接收距离15cm时,PVDF单纤维均匀性好,隔膜孔隙率高。亲水改性后隔膜的吸酸率和保酸率分别是未亲水改性的3.6倍和7.4倍。隔膜材料的结晶度略有下降,约12%。     

用于锂离子电池的复合隔膜

为改善锂离子电池隔膜的耐热安全性,对用于锂离子电池的ZrTiO4/PP陶瓷聚烯烃复合隔膜进行了开发研究,得到的复合膜具有高的多孔性和良好的液体电解液湿润性。膜中陶瓷具有两性特征,将电解液中的酸性副产物HF消耗掉,而HF作为现在锂离子电池所用电解液中的副产物不可避免。复合膜用于制备锂离子电池不仅具有优良的容量保持性、高温安全性,且显示出良好的倍率放电性。     

锂离子电池用聚烯烃隔膜的改性

介绍了聚烯烃类隔膜在液态锂离子二次电池中的重要作用、制备方法及其优缺点和面对越来越广泛的应用需求该类隔膜所存在的主要不足;重点论述了针对目前聚烯烃隔膜低表面能、难以充分润湿及耐热性差的问题而进行改性的研究成果和现状;总结了所采用的物理涂覆、化学接枝、共混及凝胶填充等改性方法及其存在优缺点;最后提出了对于聚烯烃类隔膜改性未来发展趋势的展望.     

PVDF为成膜材料制备锂离子筛膜的性能研究

将锂锰氧化物(Li1.6Mn1.6O4)添加到聚偏氟乙烯(PVDF)铸膜液中,通过相转化法制备了掺杂Li1.6Mn1.6O4的锂离子筛前驱体膜,经过盐酸处理洗脱锂离子后制得锂离子筛膜。采用X射线衍射、扫描电镜、吸附实验等手段对膜的结构和吸附性能进行表征。吸附实验表明,随着Li1.6Mn1.6O4含量的增加,锂离子筛膜的吸附量先增加后减小。当添加Li1.6Mn1.6O4的质量分数为15%时,锂离子筛膜的吸附量最高为6.98×102 mg/cm2。     

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。     

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%。      

PVDF/CA共混超滤膜制备及其特性的研究

以醋酸纤维素(CA)作为第二种聚合物成分与聚偏氟乙烯 (PVDF)共混 ,采用相转化法流涎成膜 ;测试了膜的化学稳定性、抗污染性能以及亲水性等性质 ,对影响膜性能的主要因素进行了考察 ;利用DSC扫描等多种手段对PVDF和CA的相容性作了初步探讨     

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。     

用正交设计研究PVDF/PVC/PMMA共混中空纤维膜

制备了PVDF(聚偏氟乙烯)/PVC(聚氯乙烯)/PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)三元共混中空纤维膜,讨论了影响膜性能的主要因素.正交实验结果表明:在PVDF/PVC/PMMA体系中,聚合物总浓度是影响膜的水通量的主要因素;PVDF浓度对膜强度影响最大;PMMA对膜的亲水性有较大的贡献.得到优化的制膜条件为:铸膜液中PVDF∶PVC∶PMMA=7∶1.2∶1.8(质量比),聚合物溶质的总质量分数为17%;添加剂吐温-80的质量分数为6%.