造纸工艺法制备聚苯硫醚纤维基锂离子电池复合隔膜

发布时间：2025-06-24 03:53

　　可充电锂离子电池是发展可再生能源的重要储能装置,其相关开创性研究人员荣获2019年诺贝尔化学奖。隔膜是锂离子电池各组中成至关重要的部件,主要的作用是隔离正、负极避免内部短路,同时为锂离子传导提供通道。因此,隔在电池的电化学性能和安全性能中起着非常关键的作用。目前,由于微孔聚烯烃隔膜具有高机械强度和均匀孔径分布等优点,而普遍应用于商业锂离子电池中。然而,聚烯烃隔膜仍然存在一些缺点,比如:聚烯烃材料热稳定性差,在较高的温度下工作时会发生热收缩现象,给电池的安全性带来隐患。另外,非极性聚烯烃材料与极性电解液的相容性较差导致聚烯烃隔膜电解液浸润性能差,导致较差的电化学性能。聚苯硫醚(PPS)纤维是一种高性能纤维,具有非常好的阻燃性、热稳定性以及耐化学腐蚀性,因此它可以作为锂离子电池隔膜的一种有前途的替代品。但是单纯的PPS纤维膜不能直接用于锂离子电池,这是由于其较大且不均匀的孔隙会造成锂离子电池内部发生短路。采用物理涂覆是优化基材表面孔径的常用方案,但此方法制备的隔膜长期循环性能不佳。因此,尚需从基材内部角度出发开辟优化PPS纤维膜孔径大小的路径。本文中,我们采用芳纶纳米纤维(ANFs)、纤维素...

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【部分图文】：

图1.1锂离子电池工作原理示意图[18]

尽管锂离子电池有不同的外观形状,例如圆柱形、软包型、纽扣式以及方形,但是他们的结构都是一样的,主要是由正极、隔膜、负极、电解质这四个部分构成。其中,正极材料有不同的种类,根据结构大致可以分为层状结构(例如钴酸锂(LiCoO2)、镍酸锂(LiNiO2))、橄榄石结构(磷酸铁锂(Li....

图1.2多孔膜的制备方法:(a)干法(b)湿法[48]

湿法工艺的原理为溶剂萃取[51]。其流程大致如图1.2(b)所示,也分为四个步骤。首先将聚合物、溶剂和其它添加剂混合,加热并搅拌形成均匀的溶液。接下来将溶液通过模口挤出形成无孔的薄膜。然后用挥发性溶剂将聚合物溶液中的溶剂和添加剂萃取出来形成微孔结构。最后一步和干法工艺一样,将薄膜....

图1.3干法制备的聚合物薄膜形貌:(a)拉伸前(b)拉伸后[48]

图1.2多孔膜的制备方法:(a)干法(b)湿法[48]其次,相转化法是制备微孔膜的另外一个方案。首先将聚合物溶解在其良溶剂中,然后通过溶剂交换的方式使聚合物形成多孔结构。这种方法制备的微孔膜具有不对称的孔结构,一般来说表面具有较多的孔结构,而底部较密实、少孔。这种不对称的孔隙结构....

图1.4有机/无机三层隔膜原理图[62]

此外,还有一种纯无机隔膜。Xiang等人[65]采用双层烧结技术制备了纯Al2O3无机隔膜,这种有机隔膜具有很高的孔隙率和热稳定性。但是,这种隔膜质地非常脆不利于组装过程中的卷绕过程。在此基础上,He等人[66]通过水热反应制备了Al2O3纳米线然后抽滤制得Al2O3纳米线隔膜,....

本文编号：4052446