鋰離子電池被廣泛應用于移動設備、電動或混合電動汽車和儲能系統(tǒng)中,是人們生活中便捷可移動設備的理想動力來源。隔膜在鋰離子電池中,主要起阻隔正負極防止短路,為鋰離子的傳輸提供路徑的作用,與電池的容量和安全性能息息相關。目前商業(yè)化的鋰離子電池隔膜主要以聚烯烴為主,材料本身的疏水性和結構導致的孔隙率低,致使鋰離子電池電化學性能低,同時耐熱穩(wěn)定性差,電池的高溫安全性差。為了解決商業(yè)隔膜面臨的電解液潤濕性能差和熱穩(wěn)定性差兩個核心問題,本論文從材料選擇、制備方法、結構調控及表面改性的方向出發(fā),選用聚醚醚酮(PEEK)材料制備出一系列具有孔結構優(yōu)異和耐高溫性能的多孔隔膜和復合隔膜。PEEK機械性能好、熱穩(wěn)定性優(yōu)異和電化學性能穩(wěn)定,由于該材料具有很好的耐溶劑性能,只能溶解于濃硫酸和甲烷磺酸中,所以關于聚醚醚酮鋰離子電池隔膜研究目前報道甚少。本論文首先采用蒸汽誘導相分離方法制備了不同孔結構的PEEK膜,系統(tǒng)地研究了鑄膜液溶劑中濃硫酸(SA)含量的影響。隨著SA含量的降低,混合溶劑的溶解度以及水蒸氣吸收速率降低,這有利于固液分離和結晶形成。當SA/MSA比例從15/75改變到0/90(wt.%/wt.%)時...

【文章頁數】：109 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 背景介紹
    1.2 鋰離子電池概述
        1.2.1 鋰離子電池的發(fā)展與應用
        1.2.2 鋰離子電池的組成
        1.2.3 鋰離子電池的工作原理
    1.3 鋰離子電池隔膜概述
        1.3.1 隔膜的要求及性能指標
        1.3.2 鋰離子電池隔膜分類與研究
        1.3.3 耐高溫鋰離子隔膜研究現狀
    1.4 論文的研究目的
第二章 混合酸溶劑誘導蒸汽相轉化法調控PEEK隔膜孔結構
    2.1 前言
    2.2 實驗部分
        2.2.1 實驗材料及儀器
        2.2.2 電池極片的制備及組裝
        2.2.3 聚合物隔膜的制備
    2.3 隔膜的基本表征
        2.3.1 電子掃描顯微鏡測試
        2.3.2 孔徑分布測試
        2.3.3 孔隙率測試及吸液率測試
        2.3.4 隔膜Gurley值測試
        2.3.5 隔膜熱收縮穩(wěn)定性測試
        2.3.6 隔膜接觸角測試
        2.3.7 示差掃描量熱和熱重曲線測試
        2.3.8 電導率和活化能測試
        2.3.9 電化學穩(wěn)定窗口測試
        2.3.10 電池循環(huán)性能及倍率性能測試
    2.4 結果與討論
        2.4.1 隔膜表面及斷面形貌
        2.4.2 隔膜結晶度及溶劑吸水性能
        2.4.3 隔膜接觸角
        2.4.4 隔膜熱穩(wěn)定性和機械性能
        2.4.5 隔膜電導率
        2.4.6 電化學穩(wěn)定窗口和界面性能
        2.4.7 電池循環(huán)性能和倍率性能
    2.5 本章小結
第三章 隔膜孔結構形貌對鋰離子電池性能的影響
    3.1 前言
    3.2 實驗部分
    3.3 隔膜的基本表征
    3.4 結果與討論
        3.4.1 隔膜表面及斷面形貌
        3.4.2 隔膜氣體通量和孔徑分布
        3.4.3 隔膜熱收縮和熱重
        3.4.4 隔膜機械性能
        3.4.5 隔膜接觸角
        3.4.6 隔膜吸液率和孔隙率
        3.4.7 隔膜離子電導率
        3.4.8 電化學穩(wěn)定窗口和界面性能
        3.4.9 電池循環(huán)性能和倍率性能
    3.5 本章小結
第四章 PEEK涂層改性商業(yè)聚烯烴隔膜
    4.1 前言
    4.2 實驗部分
    4.3 結果與討論
        4.3.1 涂層改性膜斷面形貌
        4.3.2 隔膜孔隙率和吸液率
        4.3.3 涂層膜的熱穩(wěn)定性
        4.3.4 鋰離子電導率
        4.3.5 界面阻抗
        4.3.6 電化學穩(wěn)定窗口
        4.3.7 電池循環(huán)性能與倍率性能
    4.4 本章小結
第五章 結論與展望
附錄 A PEEK/PVP指狀孔結構隔膜的制備
附錄 B 不同濕度下PEEK/PVP隔膜結構
附錄 C 隔膜在45℃溫度下電池性能測試
參考文獻
作者在攻讀碩士學位期間公開發(fā)表的論文
作者在攻讀碩士學位期間所作的項目
致謝



本文編號：3809273