本文關(guān)鍵詞：聚芳醚基鋰離子電池隔膜的制備與性能研究

  更多相關(guān)文章： 聚芳醚 交聯(lián) 熱穩(wěn)定性 改性 多孔隔膜

【摘要】：由于具有高的能量密度和高的輸出功率，反復(fù)充放電，并且無(wú)記憶效應(yīng)等特點(diǎn)，鋰離子電池已經(jīng)成為人們生活中理想的可移動(dòng)儲(chǔ)能設(shè)備和動(dòng)力來(lái)源。隔膜是鋰離子電池中的重要組成部分，置于陰陽(yáng)兩極之間，它的主要功能是防止陰陽(yáng)兩極發(fā)生物理接觸導(dǎo)致短路，并且可以使鋰離子在兩電極間自由的穿梭。因此必須要求隔膜材料符合以下要求：無(wú)限大的電阻率，優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和機(jī)械性能，良好的耐溶劑性和電解液潤(rùn)濕性。商品化的隔膜材料是聚烯烴類及其復(fù)合材料，雖然他們具有良好的機(jī)械性能和化學(xué)穩(wěn)定性，但是由于聚烯烴隔膜的孔隙率低，以及因其結(jié)晶性導(dǎo)致親水性較差。特別是其熔點(diǎn)低，熱穩(wěn)定性差等缺點(diǎn)，嚴(yán)重影響了電池的安全性能和應(yīng)用范圍，尤其是要求高能量密度和高功率的電動(dòng)汽車，航空航天等領(lǐng)域。因此，選擇高耐熱等級(jí)的且綜合性能優(yōu)異的材料是一項(xiàng)緊迫而且艱巨的任務(wù)。 含有芳香環(huán)的高分子材料通常具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度，可以很好地被用作鋰離子電池隔膜材料。聚芳醚酮和聚醚砜樹(shù)脂都是綜合性能優(yōu)異的特種工程塑料，具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性，良好的機(jī)械強(qiáng)度，優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性和杰出的電絕緣性等特點(diǎn)。但是大多數(shù)聚芳醚酮具有耐溶劑性質(zhì)，制備隔膜的方法受到了一定的限制，并且聚合物隔膜的表面是疏水的，不利于電解液的浸潤(rùn)與吸收。 本論文從分子設(shè)計(jì)、材料選擇、制備方法以及表面改性等方面來(lái)解決和改善這些問(wèn)題。利用帶有雙鍵官能團(tuán)的烯丙基雙酚A，含有酯基的酚酞和4,4’-二氟二苯甲酮三種原料為單體，通過(guò)親核反應(yīng)合成了含有不同交聯(lián)點(diǎn)的三元共聚物。該聚合物具有良好的溶解性，熱穩(wěn)定性和機(jī)械性能，結(jié)合相分離法與倒相法制備多孔膜，再經(jīng)過(guò)紫外交聯(lián)，得到具有良好耐電解液能力的多孔膜材料。同時(shí)，該材料具有良好的電解液浸潤(rùn)性能。制備的多孔膜具有高孔隙率，并表現(xiàn)出優(yōu)異的熱穩(wěn)定性，電解液潤(rùn)濕性和電化學(xué)性能。 利用靜電紡絲法制備聚醚砜納米纖維膜，在納米纖維表面原位聚合多巴胺，，得到聚多巴胺包覆的聚醚砜納米纖維膜。XPS和SEM的測(cè)試結(jié)果表明，聚多巴胺成功的包覆在聚醚砜納米纖維膜表面。包覆聚多巴胺后，納米纖維膜的孔隙率，厚度以及纖維的直徑幾乎沒(méi)有變化。同時(shí)，包覆的聚多巴胺層提高了納米纖維膜的親水性，電解液吸收率和首次充放電性能，特別是熱穩(wěn)定性得到顯著提高。 通過(guò)熔融共混的方法制備聚醚醚酮多孔膜。聚醚醚酮多孔膜具有良好的機(jī)械性能和優(yōu)異的熱穩(wěn)定性。通過(guò)聚多巴胺改性，多孔膜的電解液潤(rùn)濕性得到明顯提高。
【關(guān)鍵詞】：聚芳醚 交聯(lián) 熱穩(wěn)定性 改性 多孔隔膜
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM912
【目錄】：

• 中文摘要4-6
• Abstract6-12
• 第一章 緒論12-32
• 引言12-13
• 1.1 鋰離子電池的發(fā)展與應(yīng)用13-14
• 1.2 鋰離子電池的組成14-15
• 1.3 鋰離子電池隔膜及其重要性15-18
• 1.4 隔膜與鋰離子電池性能的關(guān)系18-19
• 1.5 鋰離子電池隔膜的材料種類19-21
• 1.5.1 聚烯烴類隔膜19-20
• 1.5.2 無(wú)紡布隔膜20-21
• 1.5.3 復(fù)合材料隔膜21
• 1.6 制備鋰離子電池隔膜的主要方法21-26
• 1.6.1 濕法過(guò)程22-23
• 1.6.2 干法過(guò)程23-24
• 1.6.3 相分離過(guò)程24-25
• 1.6.4 紡絲過(guò)程25-26
• 1.6.5 發(fā)泡過(guò)程26
• 1.7 隔膜的改性方法26-28
• 1.8 含有芳雜環(huán)聚合物的特性28-30
• 1.9 本論文設(shè)計(jì)思想30-32
• 第二章 實(shí)驗(yàn)試劑與測(cè)試方法32-37
• 2.1 實(shí)驗(yàn)主要原料和試劑32-33
• 2.2 測(cè)試儀器與方法33-37
• 第三章 可交聯(lián)聚芳醚酮多孔隔膜的制備與性能研究37-52
• 引言37-38
• 第一節(jié) 可交聯(lián)聚芳醚酮的制備與表征38-44
• 3.1.1 P-PAEK 聚合物的合成與結(jié)構(gòu)表征38-41
• 3.1.2 P-PAEK 聚合物的溶解性，熱性能和熱機(jī)械性能測(cè)試41-44
• 第二節(jié) c-P-PAEK與 c-P-PAEK/PVDF 多孔隔膜的制備與性能研究44-51
• 3.2.1 c-P-PAEK 與 c-P-PAEK/PVDF 多孔隔膜的制備44-45
• 3.2.2 c-P-PAEK 與 c-P-PAEK/PVDF 多孔隔膜的形貌表征45-46
• 3.2.3 c-P-PAEK 與 c-P-PAEK/PVDF 多孔隔膜的熱尺寸穩(wěn)定性測(cè)試46-47
• 3.2.4 c-P-PAEK 與 c-P-PAEK/PVDF 多孔隔膜孔隙率和電解液吸收率,電解液擴(kuò)散和接觸角測(cè)試47-48
• 3.2.5 c-P-PAEK/PVDF 電化學(xué)性能測(cè)試48-51
• 本章小結(jié)51-52
• 第四章 聚多巴胺改性聚醚砜納米纖維膜的制備與性能研究52-63
• 引言52-54
• 第一節(jié) 聚多巴胺改性聚醚砜纖維多孔膜的制備54
• 4.1.1 聚醚砜纖維多孔膜的制備54
• 4.1.2 對(duì)聚醚砜纖維多孔膜進(jìn)行聚多巴胺包覆改性54
• 第二節(jié) 聚多巴胺改性聚醚砜纖維多孔膜的表征與測(cè)試54-62
• 4.2.1 PES 與 PES-PDA 納米纖維膜的 SEM 和 XPS 表征54-56
• 4.2.2 PES 與 PES-PDA 納米纖維膜的熱性能測(cè)試56-58
• 4.2.3 PES 與 PES-PDA 納米纖維膜浸潤(rùn)性測(cè)試58-60
• 4.2.4 PES 與 PES-PDA 納米纖維膜耐電解液測(cè)試60-61
• 4.2.5 PES 與 PES-PDA 納米纖維膜電化學(xué)性能測(cè)試61-62
• 本章小結(jié)62-63
• 第五章 聚醚醚酮多孔膜的制備初探63-69
• 引言63
• 第一節(jié) 聚醚醚酮多孔膜的制備63-64
• 5.1.1 聚醚醚酮多孔膜的制備63-64
• 第二節(jié) 聚醚醚酮多孔膜的性能表征64-68
• 5.2.1 聚醚醚酮多孔膜的 SEM 表征64
• 5.2.2 聚醚醚酮多孔膜的熱機(jī)械性能測(cè)試64-65
• 5.2.3 聚醚醚酮多孔膜的熱尺寸穩(wěn)定性測(cè)試65-67
• 5.2.4 聚醚醚酮多孔膜的電解液潤(rùn)濕性測(cè)試67-68
• 本章小結(jié)68-69
• 結(jié)論69-70
• 參考文獻(xiàn)70-78
• 作者簡(jiǎn)歷78-79
• 致謝79

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前4條

1 雷晶晶;李秋紅;陳立寶;張金頂;王太宏;;動(dòng)力鋰離子電池管理系統(tǒng)的研究進(jìn)展[J];電源技術(shù);2010年11期

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3 吳忠文;特種工程塑料聚芳醚酮[J];化工新型材料;1999年11期

4 唐旭東;王艷;賀征華;;特種工程塑料聚芳醚酮的研究進(jìn)展[J];天津科技大學(xué)學(xué)報(bào);2006年01期

本文編號(hào)：662339