發(fā)布時(shí)間：2021-06-15 11:53

　　設(shè)計(jì)機(jī)械強(qiáng)度高、電化學(xué)性能好和絕緣性優(yōu)良的鋰電池隔膜具有重要意義。采用熱縮聚法將類石墨相氮化碳（g-C₃N₄）與聚偏氟乙烯（PVDF）混紡制備了PVDF/g-C₃N₄復(fù)合纖維隔膜,通過(guò)掃描電子顯微鏡、萬(wàn)能拉伸試驗(yàn)儀、熱重分析儀、電化學(xué)工作站、電池測(cè)試系統(tǒng)對(duì)PVDF/g-C₃N₄復(fù)合纖維隔膜的微觀形貌和性能進(jìn)行測(cè)試與表征。考察了g-C₃N₄納米片添加量對(duì)復(fù)合纖維隔膜的形貌、熱穩(wěn)定性、力學(xué)性能以及電化學(xué)性能等的影響。研究表明,當(dāng)g-C₃N₄納米片添加量為PVDF質(zhì)量的5%時(shí),纖維直徑最小,力學(xué)性能最好且孔隙率最大為74.08%;提高其含量至15%時(shí),吸液率達(dá)到最大為443.48%;當(dāng)g-C₃N₄納米片添加量為PVDF質(zhì)量的10%時(shí),復(fù)合纖維隔膜的離子電導(dǎo)率及電化學(xué)穩(wěn)定窗口分別達(dá)到了1.15×10^–3 S/cm... 

【文章來(lái)源】：工程塑料應(yīng)用. 2020,48(08)北大核心CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：9 頁(yè)

【部分圖文】：

不同時(shí)間下PVDF/g-C3N4復(fù)合纖維隔膜的吸液率

采用切片機(jī)將纖維膜裁剪成直徑為18 mm的圓片進(jìn)行測(cè)試,圖4為商用隔膜和PVDF/g-C3N4復(fù)合纖維隔膜的熱尺寸收縮圖。商用隔膜在100℃時(shí)出現(xiàn)尺寸收縮,隨著溫度升高,隔膜收縮嚴(yán)重且變成透明狀,至190℃時(shí)完全熔解。靜電紡得到的PVDF/g-C3N4復(fù)合纖維隔膜熱穩(wěn)定性良好,但添加含量為5%的g-C3N4的復(fù)合纖維隔膜出現(xiàn)明顯收縮,收縮率為15%左右,導(dǎo)致纖維膜失效。溫度達(dá)到190℃時(shí),商用隔膜、純PVDF隔膜、PVDF/15% g-C3N4復(fù)合纖維隔膜的收縮率分別為100%,22.0%,15.0%。g-C3N4納米片的加入,抑制了纖維膜的熱尺寸收縮,提高了尺寸熱穩(wěn)定性。圖5為PVDF/g-C3N4復(fù)合纖維隔膜的熱失重(TG)和微商熱重(DTG)曲線。由圖5a可看出,PVDF/g-C3N4復(fù)合纖維隔膜在450℃之前質(zhì)量損失較小,說(shuō)明此時(shí)纖維膜較穩(wěn)定,受溫度的影響小;當(dāng)g-C3N4納米片摻雜量超過(guò)10%時(shí),復(fù)合纖維隔膜的5%熱失重溫度比純PVDF纖維膜高10℃左右;溫度達(dá)到600℃時(shí),C0與C20的剩余質(zhì)量相比降低了7%左右。結(jié)果表明,g-C3N4納米片的加入對(duì)復(fù)合纖維隔膜的熱失重影響不大。由圖5b可知,在430℃之前,復(fù)合纖維隔膜的熱失重速率約為零,說(shuō)明此時(shí)纖維膜的質(zhì)量損失較少,纖維膜耐熱性能穩(wěn)定;而在480℃附近,所有樣品膜的失重速率達(dá)到峰值,此時(shí)C10樣品膜的失重速率最大,約為3.75 %/℃。相較于PVDF/g-C3N4復(fù)合纖維隔膜,當(dāng)溫度未到達(dá)480℃時(shí),純PVDF纖維膜的失重速率較快,但在溫度高于480℃時(shí),純PVDF纖維膜的失重速率變慢,說(shuō)明g-C3N4納米片的添加提高了PVDF/g-C3N4復(fù)合纖維隔膜的熱穩(wěn)定性。

圖5為PVDF/g-C3N4復(fù)合纖維隔膜的熱失重(TG)和微商熱重(DTG)曲線。由圖5a可看出,PVDF/g-C3N4復(fù)合纖維隔膜在450℃之前質(zhì)量損失較小,說(shuō)明此時(shí)纖維膜較穩(wěn)定,受溫度的影響小;當(dāng)g-C3N4納米片摻雜量超過(guò)10%時(shí),復(fù)合纖維隔膜的5%熱失重溫度比純PVDF纖維膜高10℃左右;溫度達(dá)到600℃時(shí),C0與C20的剩余質(zhì)量相比降低了7%左右。結(jié)果表明,g-C3N4納米片的加入對(duì)復(fù)合纖維隔膜的熱失重影響不大。由圖5b可知,在430℃之前,復(fù)合纖維隔膜的熱失重速率約為零,說(shuō)明此時(shí)纖維膜的質(zhì)量損失較少,纖維膜耐熱性能穩(wěn)定;而在480℃附近,所有樣品膜的失重速率達(dá)到峰值,此時(shí)C10樣品膜的失重速率最大,約為3.75 %/℃。相較于PVDF/g-C3N4復(fù)合纖維隔膜,當(dāng)溫度未到達(dá)480℃時(shí),純PVDF纖維膜的失重速率較快,但在溫度高于480℃時(shí),純PVDF纖維膜的失重速率變慢,說(shuō)明g-C3N4納米片的添加提高了PVDF/g-C3N4復(fù)合纖維隔膜的熱穩(wěn)定性。2.6 PVDF/g-C3N4復(fù)合纖維隔膜的電化學(xué)性能

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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