隔膜作為鋰離子電池的重要組成部分之一,其性能直接影響著電池的放電比容量、循環(huán)穩(wěn)定性以及壽命等。聚烯烴類隔膜是目前市場(chǎng)上應(yīng)用最廣泛的一種鋰離子電池隔膜,但由于其孔隙率較低,對(duì)電解液的親和性較差以及熱穩(wěn)定性不高等缺點(diǎn),使電池的性能在一定程度上受到了限制且具有安全隱患。因此,開發(fā)出能夠替代聚烯烴類隔膜的高性能隔膜對(duì)提高鋰離子電池性能具有重要意義。為了提高隔膜的孔隙率和熱穩(wěn)定性,本文首先采用耐熱性更佳的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET）無紡布作為隔膜基體,采用具有多孔結(jié)構(gòu)的硅藻土作為涂覆材料,制備復(fù)合隔膜。研究了涂層中硅藻土的含量對(duì)復(fù)合隔膜性質(zhì)和電池電化學(xué)性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,涂層中硅藻土含量的增加有利于改善復(fù)合隔膜的孔結(jié)構(gòu),進(jìn)而提高隔膜的孔隙率、吸液率以及離子電導(dǎo)率,當(dāng)硅藻土含量為80 wt%時(shí)達(dá)到最大值,分別為63.8%,0.866 g cm^-3和1.43 mS cm^-1。硅藻土與電解液具有良好的親和性,能夠改善隔膜的潤(rùn)濕性。同時(shí),硅藻土提高了隔膜的熱穩(wěn)定性,在160℃下熱處理0.5 h后,硅藻土含量為80 wt%的復(fù)合隔膜僅收縮1.17%,與P... 

【文章來源】：吉林大學(xué)吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

鋰離子電池的工作原理

第1章緒論5面而制備得到的一種復(fù)合隔膜，如圖1.2所示[31]。圖1.2無機(jī)-有機(jī)復(fù)合隔膜結(jié)構(gòu)示意圖Figure1.2Schematicillustrationofinorganic-organiccompositeseparatorstructure無機(jī)顆粒通常具有較好的耐高溫性，將其涂覆在聚烯烴類隔膜的表面可以提高隔膜的熱穩(wěn)定性[32]，另外，非極性的聚烯烴類隔膜與極性的有機(jī)電解液之間潤(rùn)濕性較差，涂覆在表面的無機(jī)顆粒由于其自身攜帶的極性官能團(tuán)以及較大的比表面能，可以改善隔膜與電解液之間的親和性[33]，同時(shí)，由無機(jī)顆粒堆積形成的曲折的間隙孔也有助于保留電解液，從而提高復(fù)合隔膜的吸液率。當(dāng)使用無紡布隔膜作為復(fù)合隔膜的基體時(shí)，尺寸較小的無機(jī)顆�？梢蕴畛湓跓o紡布隔膜較大的孔隙中，達(dá)到降低隔膜孔徑尺寸的目的，同時(shí)，無機(jī)顆粒涂層在增強(qiáng)隔膜與電解液親和性的同時(shí)也有助于復(fù)合隔膜熱穩(wěn)定性的提升[34,35]。1.2.2鋰離子電池隔膜的工作原理鋰離子電池隔膜是一種具有多孔結(jié)構(gòu)的薄膜，是電池中除正負(fù)極和電解液之外的重要組成部分，起到隔絕正負(fù)極的作用，防止正負(fù)極直接接觸造成電池短路，為電池提供安全保障。同時(shí)，在電池的充放電過程中，隔膜需要為鋰離子在正負(fù)極之間的傳輸提供通道，因此需要隔膜具有較高的孔隙率和均勻分布的孔結(jié)構(gòu)。在鋰離子電池的充電過程中，鋰離子從正極材料中脫嵌出來，通過電解液經(jīng)過隔膜傳輸?shù)截?fù)極，嵌入負(fù)極材料中；放電過程則與此相反。同時(shí)，電子在電池外部傳輸，并與電池內(nèi)部的離子傳輸形成閉合的回路。

第1章緒論7的傳遞。然而，孔隙率過高會(huì)導(dǎo)致隔膜的強(qiáng)度降低，因此，一般鋰離子電池隔膜的孔隙率為40%-60%較為合適。（4）透氣性隔膜的透氣性用Gurley值表示，它是指在給定壓力下，一定體積的空氣通過確定面積的隔膜所需要的時(shí)間。Gurley值越小，隔膜的透氣性越好。隔膜的透氣性與其厚度、孔徑、孔隙率和孔的曲折度均有關(guān)，關(guān)系如下式表示[36]：d1018.5t23urLG………………………………(1.1)其中，tGur為隔膜的Gurley值，η為孔的曲折度，L為隔膜厚度，ε為隔膜孔隙率，d為孔徑。可見，隔膜的Gurley值與其孔隙率成反比，與孔的曲折度成正比。3.潤(rùn)濕性鋰離子電池隔膜的潤(rùn)濕性體現(xiàn)了隔膜與電解液的親和性，潤(rùn)濕性好，則隔膜更容易被電解液潤(rùn)濕且可以吸收并保留更多的電解液，可以有效地減少電解液在組裝以及使用過程中的損失。通常表征隔膜潤(rùn)濕性的方法有分析隔膜接觸角和將一滴電解液滴在隔膜上觀察其潤(rùn)濕情況兩種，如圖1.3所示[37]。圖1.3隔膜的（a）電解液潤(rùn)濕情況照片和（b）接觸角照片F(xiàn)igure1.3(a)Liquidelectrolytewettingimagesand(b)contactangleimagesoftheseparators


本文編號(hào)：3104607