氧化铝/聚乙烯醇涂层对聚丙烯隔膜性能的影响

为解决聚丙烯（PP)隔膜对电解液润湿性能差、耐热性能差的问题,选用氧化铝(Al2O3)为陶瓷填料、聚乙烯醇(PVA)为粘结剂、去离子水为溶剂制备涂覆浆料,采用刮涂法在传统PP隔膜表面涂覆上Al2O3 /PVA层。通过X射线衍射图谱(XRD)、扫描电镜（SEM）、接触角测试、润湿性能测试和耐热性能测试对改性前后隔膜进行表征,并将改性前后隔膜组装成纽扣电池进行电化学性能表征。结果表明：在PP隔膜表面成功引入Al2O3 /PVA涂层后,润湿性能和耐热性能得到明显改善,吸液率由98%提高到203%,在170℃下热处理1 h的热收缩率由46.1%减小至24.4%。与原隔膜相比,改性隔膜组装的电池的循环性能和倍率性能更好。     

Al_2O_3/PVA涂层改性聚丙烯隔膜的制备与性能

以氧化铝(α-Al_2O_3)为陶瓷填料、聚乙烯醇(PVA)为粘结剂、去离子水为溶剂,制备了涂覆浆料Al_2O_3/PVA,采用刮涂法在传统聚丙烯(PP)隔膜表面涂覆上Al2O3/PVA层。通过XRD、SEM、接触角测试、润湿性能测试和耐热性能测试对改性前后隔膜进行了表征,并将改性前后的隔膜组装成纽扣电池进行了电化学性能测试。结果表明:在PP隔膜表面成功引入Al2O3/PVA涂层后,PP隔膜的润湿和耐热性能以及电化学性能均得到了明显改善,吸液率由98%提高到203%,在170℃下热处理1 h的热收缩率由46.1%减小至24.4%,不同倍率下改性隔膜组装的电池的放电容量总是高于原隔膜组装的电池的放电容量,0.5 C倍率下循环80次后,原隔膜组装的电池的容量保持率仅为79.07%,而改性隔膜组装的电池的容量保持率达到了90.84%。     

锂离子电池用隔膜孔隙率对电池性能的影响

考察了锂离子电池用隔膜孔隙率对锂离子电池内阻、倍率放电、高温储存、常温0.5 C/0.5 C循环等性能的影响。随着锂离子电池隔膜孔隙率的增加,电池内阻有所降低,高温储存性能有所下降;电池小电流(0.5 C、1 C)倍率放电性能影响不大,大电流(2 C、3 C)倍率放电性能有所提升;常温0.5 C/0.5 C循环性能有所提高。综合考虑,当锂离子电池隔膜孔隙率为42%时,电池性能较优。     

乙炔黑修饰玻璃纤维隔膜及其在锂硫电池中的应用研究

锂硫电池因其硫电极导电性差及容量衰减快等问题限制了其应用。为了提高锂硫电池的比容量、倍率性能及循环稳定性等电化学性能,本研究利用乙炔黑对玻璃纤维(GF)进行表面修饰,得到了一种新型的乙炔黑/玻璃纤维复合隔膜(CGF)。研究发现,在纯硫电极下,使用CGF隔膜的锂硫电池在电流密度为0.2C时,其起始比容量达到1550mAh/g。且在1C和2C高电流密度下,其比容量仍分别达到了960mAh/g和691mAh/g,长循环300圈后容量保持率分别为65%和58%。然而,使用GF隔膜的锂硫电池在0.2C时起始比容量仅为1113mAh/g。且其比容量衰减快,循环300圈后,比容量仅为517mAh/g;当电流密度增加到0.5C及以上时,锂硫电池基本不能释放容量。通过乙炔黑修饰玻璃纤维隔膜并将其应用于锂硫电池,有效地提高了电池的比容量、循环稳定性和倍率性能。     

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。     

PVA/APP改性锂电隔膜的制备与性能

以高聚合度的聚磷酸铵(APP)作为阻燃剂,聚乙烯醇(PVA)为成膜骨架材料,通过相转化的方法制备PVA/APP改性隔膜,使用在锂电池中。对改性隔膜的机械强度、湿润性、热稳定性、微观形貌以及电化学性能进行表征。探究不同APP添加量对隔膜性能的影响,对其组装电池的循环倍率性能进行评价。结果表明,当PVA质量分数为10%、APP添加量为8%时,改性隔膜具有优异的电解液湿润性以及热稳定性,吸液率达到215%,在200 ℃下几乎不收缩;拉伸强度达到47.4 MPa。使用改性隔膜组装电池,在0.1 C放电条件下循环50次,放电比容量为143.2 mAh/g,库伦效率均大于97%,容量保持率达到95.1%,而商用锂电池隔膜所组装电池的容量保持率只有82.8%。改性隔膜在具有阻燃性能的同时所组装电池能保持良好的电化学性能。     

可充电钠离子电池隔膜研究进展

介绍了可充电钠离子电池的工作机理及其在成本、寿命、安全和大规模储能等方面的优势。简述了隔膜性能对电池的电化学性能、耐用性及安全性的影响。回顾了近几年钠离子电池隔膜的研究进展，包括聚烯烃微孔膜、玻璃纤维膜、聚合物电解质膜、静电纺丝膜、纤维素基隔膜和阳离子交换膜等，并分析了各自的优缺点。讨论了隔膜产业化过程面临的问题尤其是在安全方面面临的挑战，指出电解质润湿性更佳、离子电导率更高、耐枝晶性更强、热稳定性更好是隔膜研究的方向。     

隔膜中残油量对锂电池性能的影响

锂离子电池隔膜在锂离子电池中主要起隔绝正负极防止短路和允许锂离子导通的作用[1],因此,锂离子电池隔膜品质的优劣直接影响到锂离子电池的应用性能。在锂电池隔膜制备的过程中,以石蜡油作为造孔剂,用热致相分离法制备聚乙烯微孔膜,石蜡油的残留不可避免。本文研究了隔膜中石蜡油的残留量对电池自放电、倍率放电、高温存储、循环性能等应用性能的影响。研究结果表明,残油量越低锂电池的应用性能越优。     

醋酸纤维素改性的P(VDF-HFP)-PEO基聚合物电解质的制备及性能研究

通过相转化法制备了一种由醋酸纤维素(CA)改性的P(VDF-HFP)-PEO聚合物隔膜,并将隔膜浸入锂盐溶液中得到凝胶态电解质(GPE)。通过扫描电子显微镜(SEM)、示差扫描量热分析仪(DSC)、热重分析仪(TGA)、交流阻抗仪、电化学工作站对隔膜及GPE的相关性能进行了表征测试。结果表明,CA改性后的聚合物隔膜相比改性前具有更好的孔结构、更优异的热学性能和吸液效果。这些特点赋予了GPE更高的离子电导率(室温下2.68×10^-3 S/cm),同时电化学窗口也达到4.25 V(vs.Li+/Li)。使用所制备的GPE组装电池进行测试,表现出了较好的放电容量和循环稳定性能。     

二氧化锰纳米片改性隔膜在锂硫电池中的应用

锂硫电池具有较高的理论能量密度,被认为是最有发展潜力的下一代高能量密度储能器件之一。然而多硫化物穿过隔膜形成的穿梭效应导致电池容量衰减过快、使用寿命降低,严重阻碍了锂硫电池商业化。以层状氧化石墨烯为模板,采用氧化还原法合成了二氧化锰纳米片,通过低压抽滤获得二氧化锰改性隔膜。利用TEM、XRD、FTIR、SEM、AFM等对该二氧化锰纳米片及改性隔膜的微观结构、形貌等进行表征;采用恒电流充放电、循环伏安法、电化学阻抗法对二氧化锰改性隔膜电化学性能进行测试。研究结果表明,二氧化锰纳米片能均匀覆盖聚丙烯隔膜表面的微孔,通过物理阻隔和催化作用,有效抑制了多硫化物的穿梭,提高了锂硫电池的比容量和循环稳定性。     

纳米二氧化硅对PVDF/CA锂离子电池共混膜性能影响的研究

以聚偏氟乙烯(PVDF)与醋酸纤维素(CA)的共混物为基本材料,加入纳米SiO2对其进行共混改性,制备了有机/无机复合锂离子电池隔膜,研究了纳米SiO2添加量对复合膜物理性能与电化学性能的影响。通过万能试验机、接触角仪、扫描电子显微镜(SEM)、热重分析仪(TG)、交流阻抗与电池充放电测试,对复合隔膜及其组装的电池进行表征,结果表明,在PVDF/CA共混基体中加入纳米SiO2可有效提高隔膜的相关性能,其中添加9%纳米SiO 2的复合膜(PCS9)综合性能较优,即吸液率124.97%,离子电导率1.01 mS/cm,拉伸强度27.35 MPa,组装的锂离子半电池在0.2 C/0.2 C下循环充放电50圈后,放电比容量保持良好稳定,达到145.7 mA·h/g左右。     

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。     

高镍三元正极材料镍钴铝的掺杂改性研究进展

高镍三元正极材料镍钴铝（NCA）因具有较高的能量密度及工作电压、成本低、环境友好等优点极有可能成为下一代广泛应用的锂离子电池正极材料之一。然而镍含量的提高导致材料结构不稳定、循环性能和倍率性能降低,限制了其进一步发展。主要从锂位、过渡金属位、氧位掺杂及复合共掺杂4个方面综述了不同位置离子掺杂的改性机理。大量研究结果表明,通过复合共掺杂方式进行改性,能够结合单离子掺杂的优点有效提升镍钴铝正极材料的电化学性能。     

氧化铝/丙烯酸酯乳液改性聚乙烯隔膜的制备及性能

以丙烯酸酯乳液作为粘结剂,水为分散介质,利用氧化铝颗粒对锂离子电池用聚乙烯(PE)隔膜进行了陶瓷改性,得到涂覆PE隔膜,并对其表面张力、接触角、浸润性、吸液率、热收缩及电化学性能进行了测定。结果表明:加入浆料质量0.10%的含氟表面活性剂后,浆料表面张力由37.0 mN/m降低至28.5 mN/m。涂覆PE隔膜对比PE隔膜,润湿性和耐热性能以及电化学性能均得到明显改善,吸液率由85%提高到165%,150℃的热收缩率从67.20%降至3.00%以内。200次循环,涂覆PE隔膜和PE隔膜的容量保持率分别为90.2%、84.7%,不同倍率下涂覆PE隔膜组装的电池,放电容量总是高于原PE隔膜组装的电池的放电容量,交流阻抗、伏安循环性能两者类似。     

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%。     

锂离子电池隔膜的发展现状与进展

锂电池隔膜是锂离子电池的重要组成部分，对整个电池的安全及性能有显著影响。目前国内国产化步伐加快，在锂电池隔膜方面已有明显的成果进步，市场占有率和产能都位居世界前列，但高端隔膜市场却依旧被国外公司垄断，因此，为进一步提高高端化市场的国产化率，仍需加大锂电隔膜的研究力度。本文主要针对电池隔膜在电池中的主要作用、种类、性能差异及优缺点，详细阐述了相应的国内外研究和进展，同时还概括了锂电池隔膜的制备工艺方法等，包括湿法和干法制备工艺。对隔膜的种类以及不同的改性方法进行了概述，包括不同改性方法导致的隔膜性能上的差异，并以几种商业隔膜和纤维素纸基隔膜为例，进行了性能对比。最后对锂电池隔膜在工艺、新型锂电池隔膜发展以及研究方向等方面的未来发展趋势进行了总结展望。     

锂离子电池隔膜改性研究现状

针对现有的锂离子电池隔膜在吸液率、强度和安全性等方面存在的不足,提出了其改性的必要性;综述了锂离子电池隔膜接枝改性、复合改性、共混和填充改性等改性方法,并对各种改性方法进行了分析;指出在改性研究的同时,应开发新的电池隔膜制备方法,如静电纺丝技术等;建议开发新的电池隔膜材料,以提高电池隔膜性能,制备具有特殊性能的锂离子电池隔膜。     

聚丙烯腈/聚酯无纺布微孔复合锂电隔膜的制备及性能

为了改善锂电隔膜的耐热性、电解液亲和性和机械性能,本文以聚丙烯腈为主要材料,采用相转化法制备了聚酯无纺布支撑的聚丙烯腈微孔复合锂电隔膜,对隔膜的理化性能（孔道结构、机械性能、电解液性能和耐热性）和电池性能（循环性能、倍率性能）进行系统研究。结果表明,复合隔膜具有均匀的微孔结构,平均孔径约为425nm,孔隙率为74%,拉伸强度为30MPa;电解液亲和性良好,吸液率为385%,接触角接近0°,锂离子电导率较市售隔膜显著提高,达到1.65mS/cm;在150℃、0.5h的热处理条件下,复合隔膜的热收缩率为0。鉴于良好的理化特性,该隔膜所装配的钴酸锂/锂金属电池表现出优异的循环容量和倍率容量保持性,如在0.2C倍率下,经历200次循环后电池的放电容量保持率为95.2%,在10C倍率下电池的放电容量为0.5C倍率下的58.3%。因此,相转化法制备的聚丙烯腈基微孔复合隔膜在锂离子电池中显示出较好的应用前景。     

中国专利

聚合物改性聚烯烃锂离子电池隔膜及其制备方法本发明涉及的聚合物改性聚烯烃锂离子电池隔膜由聚烯烃微孔膜一面或双面复合一层薄膜,复合薄膜厚度为1～20μm,经溶胶状聚合物涂布而成。本发明改善了聚合物对隔膜的润湿性及界面性质,电池隔膜具有良好的润湿性、热关闭效应和热收缩小的特性。用本发明所制隔膜组装的电池具有良好的充、放电循环性能,改善了正负极材料与隔膜间的界面性质。     

原位复合SiO_2/EVOH-SO_3Li电纺锂离子电池隔膜电性能研究

首先合成了EVOH-SO3Li接枝聚合物,通过原位复合技术在EVOH-SO3Li溶液中原位生成纳米Si O2,利用静电纺丝法制备EVOH-SO3Li/Si O2复合锂离子电池隔膜。研究了隔膜的离子电导率、锂离子迁移数及电化学稳定窗口等性能。并将复合隔膜与商业隔膜比较:复合隔膜的部分电化学性能要优于商业电池隔膜。复合隔膜的离子电导率为1.27×10-3S/cm,比商业隔膜的0.99×10-4S/cm高很多;锂离子迁移率稳定在0.7以上,比商业隔膜的0.5更接近于理想状态1;隔膜的电化学稳定性较高,达到4.7V,满足商业隔膜的要求。