PVDF/PEO/PS交联复合型凝胶聚合物电解质薄膜的制备及性能测试

采用相反转法和聚苯乙烯原位交联制备了一系列聚偏氟乙烯(PVDF)、聚氧化乙烯(PEO)和聚苯乙烯(PS)交联复合型凝胶聚合物电解质薄膜,测定了它们的孔隙率、吸液率、离子电导率等性能,并通过扫描电镜对其形貌进行了分析。结果表明,PVDF-30%(PEO/PS)薄膜中当PS含量达到PEO/PS总含量的25%时薄膜具有较高的孔隙率、吸液率和电导率,孔隙率达到67.4%,吸液率高达184.3%,离子电导率为4.4×10~(-3)S/cm。     

化学交联聚酰亚胺隔膜增强锂离子电池性能研究

隔膜作为锂离子电池的重要组成部分,用于阻隔阴极和阳极直接接触,同时为锂离子在电极间的传输提供有效通道。聚酰亚胺隔膜因其具有充放电循环寿命长、机械强度适中、良好的电绝缘性能以及自熄能力等优点,而受到广泛关注。以对苯二甲胺作为交联剂,将聚酰亚胺隔膜进行化学交联,研究了交联时间与隔膜形貌、结构及性能之间的构效关系。随着交联时间的增加,隔膜的孔隙率和吸液率逐渐降低,电解液接触角和机械强度逐渐增大。电化学测试表明,随着交联时间的增加,隔膜的本体阻抗逐渐增大,进而离子电导率逐渐降低,而交联隔膜的界面阻抗均远小于未交联隔膜,且交联隔膜的电化学窗口也均大于未交联隔膜。通过组装半电池测试发现,交联隔膜所组装电池的倍率性能和循环性能均优于未交联隔膜,当交联时间为48 h时,电池性能表现最优,循环100次以后,放电比容量为130.2 mA·h/g,容量保留率为91.1%。     

基于场发射扫描电镜和Image J的锂电池隔膜孔隙率研究

通过对场发射扫描电镜(FESEM)条件的优化得到超高分子量聚乙烯(UHMWPE)锂电池隔膜表面清晰电镜图,然后用Image J软件处理得到孔隙分布图,运用膜孔隙率计算公式,成功获取锂电池隔膜表面膜孔的孔隙率。结果表明:通过FESEM和Image J软件相结合的方法可以形象地对锂电池隔膜的孔隙率进行表征,得到的孔隙率变异系数为6.36%,平均孔隙率为41.07%。     

PVDF/类石墨相氮化碳电纺锂电池隔膜制备及性能

设计机械强度高、电化学性能好和绝缘性优良的锂电池隔膜具有重要意义。采用热缩聚法将类石墨相氮化碳(g-C_3N_4)与聚偏氟乙烯(PVDF)混纺制备了PVDF/g-C_3N_4复合纤维隔膜,通过扫描电子显微镜、万能拉伸试验仪、热重分析仪、电化学工作站、电池测试系统对PVDF/g-C_3N_4复合纤维隔膜的微观形貌和性能进行测试与表征。考察了g-C_3N_4纳米片添加量对复合纤维隔膜的形貌、热稳定性、力学性能以及电化学性能等的影响。研究表明,当g-C_3N_4纳米片添加量为PVDF质量的5%时,纤维直径最小,力学性能最好且孔隙率最大为74.08%;提高其含量至15%时,吸液率达到最大为443.48%;当g-C_3N_4纳米片添加量为PVDF质量的10%时,复合纤维隔膜的离子电导率及电化学稳定窗口分别达到了1.15×10~(–3) S/cm和5.1 V。与商用隔膜相比,PVDF/g-C_3N_4复合纤维隔膜表现出良好的电化学性能。     

锂离子电池隔膜生产技术进展及市场

综述了锂离子电池隔膜的生产工艺,并简述了无纺布隔膜、静电纺丝隔膜、涂层复合隔膜的生产技术对隔膜力学性能、孔隙率、吸液率、离子电导率和使用寿命等的影响。近几年,全球锂电池隔膜市场快速增长,生产商的出货量从2009年的2.40亿m~2增至2014年的11.85亿m2。2014年,国内隔膜产量为5.75亿m~2,预计2016年需求量将达到7.20亿m~2以上。目前,国内中低端隔膜产能过剩,竞争激烈,因此,加强高端隔膜生产技术的研究是国内隔膜的发展趋势。     

静电纺PPEK/SiO2锂离子电池隔膜的制备及性能

为制备吸液率高、热尺寸稳定性良好的隔膜,以聚芳醚酮(PPEK)和SiO_2为原料,采用静电纺丝技术制备了PPEK/SiO_2复合纤维膜。通过SEM、电化学工作站、蓝电电池测试系统等对电纺纤维膜及组装的电池进行了结构表征和性能测试,讨论了SiO_2质量分数对电纺纤维膜结构和性能的变化规律,并考察了其作为锂离子电池隔膜用时的电化学和电池性能。结果表明:随着SiO_2质量分数的增加,电纺纤维膜的孔隙率、吸液率和离子电导率逐渐增加。电纺纤维膜在200℃下热处理1 h的热收缩率为0,具有良好的热尺寸稳定性。当SiO_2质量分数为6%(以PPEK质量为基准)时,孔隙率和吸液率分别达到179%、1031%,离子电导率为2.63×10~(–3) S/cm;将该电纺纤维膜组装成石墨/Li电池,1 C下放电比容量为332～350 mA·h/g,具有良好的循环和倍率性能。     

羧基化改性对PAN热交联膜孔结构及性能的影响

作为热塑性材料，聚丙烯腈不对称膜在热交联的过程中会发生热熔融，导致孔融并。以非溶剂相转化(NIPS)法制备了聚丙烯腈基不对称(PAN)膜，采用NaOH碱性水解工艺，经过羧基化改性和热交联制得具有丰富海绵状孔及指状孔结构的羧基化PAN基热交联(H-TPAN)膜，研究了NaOH浓度对PAN及后处理膜结构与性能的影响。结果表明，羧基化对PAN膜进行改性处理，能够在热交联阶段促进氰基团环化和氧化反应，提高H-TPAN膜的交联程度，避免膜孔在高温下的热融并，保持PAN热交联膜通量。PAN膜在热交联过程中性能最优的羧基化条件为：NaOH浓度0.4 mol·L^-1、羧基化时间1 h、羧基化温度60℃。同时，羧基化改性膜表现出优异的热稳定性和良好的耐溶解性。     

聚吲哚/聚丙烯腈聚合物基电解质膜的制备及性能

为代替纤维素纸(C-P)基电解质膜用于铝空气电池,利用静电纺丝技术制备了聚吲哚/聚丙烯腈(PIN/PAN)聚合物基电解质膜。采用SEM和FTIR对PIN/PAN纤维表面形貌及化学组成进行了分析。通过电化学工作站和电池测试系统分析了PIN含量对PIN/PAN聚合物基电解质膜离子电导率、离子扩散系数及固态铝空气电池放电性能的影响。结果表明,PIN/PAN纤维的孔隙率、吸液率、断裂伸长率与加入的PIN含量有关,同时对碱性溶液具有良好的吸附能力及机械性能,其中,PIN含量(以PAN溶液的质量为基准,其中,溶剂为N,N-二甲基甲酰胺,下同)为4%的PIN/PAN纤维(记为4%PIN/PAN纤维)的吸液率达496%、孔隙率为87.1%、断裂伸长率为8.7%,分别是C-P的3.2、1.1、3.8倍。基于PIN/PAN纤维制备的PIN/PAN聚合物基电解质膜可有效提升固态铝空气电池性能。其中,4%PIN/PAN聚合物基电解质膜在3、5、7 m A/cm²电流密度下,放电时长比C-P铝空气电池分别提升约18%、32%、38%,离子电导率为6.7×10^–4 S/...     

多孔离子传导电池隔膜研究进展

具有高离子选择性和高电导率的离子传导膜对于以新能源为主体的新型电力系统（如液流电池、燃料电池、锂电池等）至关重要。近年来，研究者们提出了构建多孔离子传导膜以应对传统隔膜普遍存在的离子选择性和电导率之间的权衡效应。本综述从无机多孔离子传导膜、有机多孔离子传导膜以及多孔离子传导复合膜三个方面简要概述了近年来多孔离子传导膜作为电池隔膜的最新研究进展，总结了多孔离子传导膜在液流电池、燃料电池、锂电池等新能源电池中的前沿性工作，并指出未来多孔离子传导电池隔膜的研究将重点关注多孔膜结构的调控、高性能多孔膜材料的开发以及多孔膜在新型电池中的应用。     

动力锂离子二次电池聚偏氟乙烯隔膜的制备及性能表征

采用浸没沉淀相转化法,以聚酯(PET)无纺布为底膜,在其上涂覆聚偏氟乙烯(PVDF)制备复合隔膜,应用于动力锂离子二次电池隔膜。将制备的复合隔膜与Celgard隔膜进行了孔结构分析、电化学性质、热性能等理化性质及电池性能检测对比。结果显示,复合隔膜孔径尺寸较大且分布均一,孔隙率达到48.5%,可以承受250.8℃的高温,离子电导率达0.346 mS·cm^-1,使用该隔膜的锂离子电池具有很好的倍率特性,初次放电容量达48.7 mA·h,循环100次后仍保持77.9%的容量,其性能与市售Celgard隔膜基本相当,能满足实际应用的要求。     

聚乙烯醇交联改性聚乙烯锂离子电池隔膜的制备

将聚乙烯(PE)隔膜用乙醇润湿,然后将其放入聚乙烯醇(PVA)溶液中浸润,使PVA进入隔膜孔结构中,再将隔膜放入交联溶液[pH=2,25%(w)戊二醛]中进行交联反应,制备了PVA交联改性PE隔膜。采用傅里叶变换红外光谱和能量色散X射线光谱对隔膜的表面与断面进行了表征,并研究了改性隔膜的物理性能及电池性能。结果表明:PVA交联改性PE隔膜的表面亲水性和抗高温热收缩性提高,瞬时水接触角由初始的98.6°降至66.5°,且组装的锂离子电池的循环性能和倍率容量均有一定程度的改善,PE隔膜的离子电导率由0.463 mS/cm升至0.864 mS/cm。     

聚丙烯微孔隔膜孔隙率与室温电导率关系探讨

采用国产具有不同孔隙率的聚丙烯微孔隔膜,探讨了其微观结构、收缩率、抗穿刺能力、电解液吸附能力与室温电导率之间的关系。结果表明:孔隙率太小,透气性能差,电解液吸附能力弱,电导率低;孔隙率为50%时,虽然透气性能和电解液吸附能力明显改善,但对应的收缩率和抗穿刺能力变差,电导率反而变低,因此,对于常用的聚丙烯微孔隔膜而言,孔隙率在45%左右比较合适。     

锂电池电源新型复合隔膜的研制

重要赛事场馆备用电源是保障赛事顺利进行的重要设备，锂电池作为当前电力储备的关键模块，在重大赛事场馆备用电源系统建筑中应用十分广泛。隔膜材料是锂电池的关键部件，关系到电池性能的发挥。因此，本文制备一种锂电池应用的新型复合隔膜，并检测隔膜性能。结果表明：E-Li与有机蒙脱土之间形成了新的化学键，构成了交联结构，相比其他两种隔膜，新型复合隔膜的力学性能有大幅度提升；孔隙率和吸液率得到提升。电化学测试可知，新型复合隔膜能够有效降低的界面阻抗和内阻，0.1C倍率100次循环后仍有较高的容量保留率，且倍率性能优异。     

复合凝胶隔膜提升锂电池安全性

<正>近日,中科院宁波材料技术与工程研究所动力锂电池工程实验室设计并制备一种基于聚酰亚胺无纺布的交联型复合凝胶隔膜。该类隔膜结合了无纺布隔膜和凝胶聚合物电解质的双重优势。该隔膜制备方法简单,易于实现工业化。其中,作为底模的无纺布材料赋予了隔膜优异的热尺寸稳定性,能有效防止电池在发热状态下因隔膜熔化和收缩而发生的短路爆炸事故。而隔膜内部交联的聚醚组分使复合隔膜具有长期使用的稳定性,且被电解液溶胀后即可形成凝     

锂离子电池聚烯烃隔膜改性研究进展

聚烯烃隔膜生产成本较低,具有较好的机械强度、化学稳定性,无毒性等优点,但其在热稳定性、电解质浸润性、孔隙率等方面还有待提高,需进行改进以提高隔膜的透气性、孔隙率、孔隙均匀性、耐热性、热收缩性、热关闭性能及离子渗透性等。介绍了聚烯烃隔膜的2种制备工艺,对比分析了干法工艺和湿法工艺的优缺点,综述了聚烯烃隔膜涂覆改性、辐射接枝改性、凝胶填充改性及表面处理改性的改性方法及研究进展,总结了各个改性方法的特点,并对锂离子电池隔膜的发展趋势进行了展望,提出了进一步开发耐高温、电化学稳定及安全性高的隔膜是锂离子电池隔膜未来的研究热点。     

吸湿发热聚丙烯腈纤维的性能研究

采用傅立叶变换红外光谱、扫描电子显微镜、X射线衍射仪和热重分析仪对交联改性制备的吸湿发热聚丙烯腈(PAN)纤维的吸放湿性能进行表征,与普通PAN纤维及进口吸湿发热PAN纤维进行对比。结果表明:交联改性制备的吸湿发热PAN纤维红外光谱出现了较强的羟基峰和羧酸盐的伸缩振动峰,相比普通PAN纤维,表面沟槽加深、粗糙度增加,在100℃内失重率达17.17%,热分解温度提高近70℃,结晶度大幅下降,力学性能降低;交联改性PAN纤维的吸放湿性能较普通PAN纤维大幅度提高,并高于进口吸湿发热PAN纤维,其平衡回潮率约30%,吸湿积分热达155 J/g。     

锂离子电池聚烯烃隔膜改性及功能化研究

综述了近年来国内外锂电池聚烯烃隔膜的改性及功能化研究进展,分类介绍了锂电池聚烯烃隔膜的制造方法和性能的表征指标,及孔径分布、孔隙率、润湿性、耐热性、安全性、机械强度等方面的改性状况.     

锂电池用非织造布隔膜研究进展

隔膜是锂电池结构中的核心组成部分之一。非织造布隔膜具有高孔隙率、良好的保液性、高热稳定性而受到广泛关注。文章综述了湿法非织造布隔膜、静电纺丝非织造布隔膜、熔喷/纺黏非织造布隔膜等制备原理、特点及应用进展。对每种非织造布隔膜性能和改进方法进行评价。研究表明：未来锂电池隔膜的研究将聚焦保证非织造布隔膜力学强度的前提下解决隔膜厚度、孔径等方面的技术难题，以及探索新的隔膜用原材料，研究可产业化制备理化性能满足锂电池需求的非织造布隔膜工艺，从而开发具有自主知识产权的高端隔膜。     

纳米TiO2增强阴离子导电膜中碱性离子液体稳定性

以N-甲基吡咯为原料,通过两步法合成碱性甲基吡咯烷离子液体([DMPy]OH)。通过物理掺杂方式在聚乙烯醇(PVA)膜基质中引入碱性离子液体[DMPy]OH和纳米二氧化钛(Nano-TiO_2),然后引入戊二醛(GA)交联PVA,制得PVA-[DMPy][OH]-TiO_2复合膜。借助X射线衍射(XRD)和Mapping(元素分析)测试证实了Nano-TiO_2和[DMPy]OH间自组装作用的存在。对复合膜的机械性能、热稳定性能、电导率、耐碱性等指标进行了测试。结果表明,该系列复合膜形貌平整、均一;当离子液体质量分数为25%、Nano-TiO_2质量分数为1%、80℃时,PVA-[DMPy][OH]-TiO_2复合膜的电导率(σ)为2.78×10-3 S/cm,室温下水中浸渍12 h后,离子液体流失率为23.2%;与未添加Nano-TiO_2的PVA-[DMPy][OH]膜相比,80℃时电导率提高了19.3%,室温下离子液体流失率降幅约34.3%;室温下,3 mol/L KOH水溶液中耐碱性测试120 h后,电导率和初始值相比并无明显变化,具有优异的耐碱稳定性。热稳定性测试结果表明,该膜分解温度高于200℃,具有良好的热稳定性。     

溶剂型多层复合隔膜的制备及其性能研究

将聚偏氟乙烯(PVDF)粉末和陶瓷氧化铝(Al₂O₃)加入到二甲基乙酰胺(DMAC),进行高速分散,得到陶瓷/PVDF涂布液。采用陶瓷膜为基材,在其双面均匀涂覆陶瓷/PVDF涂布液,通过浸渍相反转的方法得到陶瓷混胶隔膜。与传统的商用陶瓷涂胶膜相比,PVDF凝胶层中加入无机陶瓷颗粒和丙烯酸酯类黏合剂,既能提高复合隔膜的正极黏结性能、热稳定性及离子传导性,降低复合隔膜的热收缩率,又能有效提高复合隔膜层间的剥离强度,降低复合隔膜的材料成本,复合隔膜具有综合性能表现,进而可提升锂电池的使用性能。复合隔膜剥离强度为125 N/m,是同等类型陶瓷涂胶膜的5倍。黏接强度由陶瓷膜的0.1 N/m提升至11.3 N/m,吸液率由85%提升至108%,提高了27%。溶剂型多层复合隔膜均通过全面的试验验证,并成功侧应用到锂电池产品中。