靜電紡PMIA納米纖維鋰離子電池隔膜的制備與性能研究.pdf

1、鋰離子電池以其電壓高、比能量高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、無(wú)記憶效應(yīng)、快速充電、自放電率低、環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn)成為了近年來(lái)應(yīng)用最廣泛的電池。而耐高溫動(dòng)力電池隔膜材料是電池方面重點(diǎn)的研究方向之一。芳綸1313(PMIA)是一種高性能的特種合成纖維，具有超高強(qiáng)度、高模量、耐高溫、耐化學(xué)腐蝕等優(yōu)良性能。因此，利用PMIA優(yōu)異的耐熱性和機(jī)械性能，將其應(yīng)用在耐高溫動(dòng)力電池隔膜上將會(huì)有很大的發(fā)展?jié)摿?。本文主要研究了靜電紡絲法制備PMIA納米纖維膜的工藝及其在鋰電池

2、隔膜方面的應(yīng)用。
　　首先采用單因素變量法探討了影響靜電紡PMIA納米纖維形態(tài)的因素，通過(guò)SEM圖像及直徑分布得到了靜電紡PMIA的最佳工藝參數(shù)為:紡絲濃度為14％，電壓為25KV，進(jìn)液速率為0.2ml/h，接收距離為16cm。
　　利用紅外、XRD、力學(xué)拉伸、TG、DSC、熱處理等測(cè)試手段表征了PMIA納米纖維膜的結(jié)構(gòu)、機(jī)械性能和熱穩(wěn)定性能。研究結(jié)果可知:PMIA納米纖維具有較高的拉伸應(yīng)力(13MPa)和斷裂伸長(zhǎng)率(21.

3、8％)，符合隔膜的機(jī)械性能要求;薄膜的最大熱分解溫度為431℃，在260℃之前有著良好的尺寸穩(wěn)定性，說(shuō)明PMIA納米纖維膜具有較高的耐熱溫度。
　　采用了接觸角測(cè)試儀測(cè)試了隔膜水接觸角，分析了隔膜的極性特點(diǎn);利用正丁醇法測(cè)試了隔膜的孔隙率，并將其與電解液接觸，測(cè)試了隔膜的吸液率和凝膠化現(xiàn)象。結(jié)果表明:PMIA納米纖維膜的平均接觸角為53°，孔隙率高達(dá)73.7％，比商品PE膜高出兩倍之多。而對(duì)六氟磷酸鋰電解液的吸液率達(dá)到了770％，

4、說(shuō)明了靜電紡PMIA薄膜有著優(yōu)良的親水、親液性能。
　　將PMIA納米纖維膜和商品PE隔膜組裝成鋰離子扣式電池，利用交流阻抗法和線(xiàn)性?huà)呙璺卜y(cè)試了隔膜的離子電導(dǎo)率和界面性能、電化學(xué)穩(wěn)定性能和電池充放電循環(huán)性能。對(duì)比結(jié)果可知:PMIA納米纖維隔膜離子的電導(dǎo)率在0.4-0.8mS/cm之間(平均0.61mS/cm);界面阻抗為190Ω，電化學(xué)穩(wěn)定窗口為0-4.95V; LiCoO2/PMIA/Li基電池的初始放電比容量為137.9m