论文部分内容阅读
静电纺丝法制备的纳米纤维锂离子电池隔膜具有较高的孔隙率和优良的电化学性能。但是，静电纺纳米纤维之间无有效粘结点导致其隔膜力学性能差，影响隔膜卷装和电池装配过程。静电纺锂离子电池隔膜的电化学性能有些还不能满足高性能锂离子电池的需求，其在电化学性能方面仍有较大提升空间。 本文采用两性无机氧化物纳米颗粒（ZrO2、Al2O3）改性静电纺P(VDF-HFP)锂离子电池隔膜。一是填充改性法，将两性无机氧化物颗粒填充到P(VDF-HFP)纺丝液中，静电纺丝制备改性P(VDF-HFP)锂离子电池隔膜。无机颗粒表面极性基团之间以及与P(VDF-HFP)分子链的氟原子之间的相互作用可增强纳米纤维之间粘结性能提高静电纺隔膜的力学强度，同时，无机颗粒能改变聚合物的结晶度提高隔膜的电化学性能。二是复合改性法，首先，接收一层静电纺P(VDF-HFP)纤维层，然后采用静电喷雾法在纤维层上沉积一层两性氧化物颗粒，最后，再接收一静电纺P(VDF-HFP)纤维层，成功制备了中间为两性无机氧化物颗粒层两侧为静电纺P(VDF-HFP)纤维层的复合隔膜。中间层的两性无机氧化物颗粒之间有较大的孔隙有利于电解液吸收，外侧溶胀的纤维层有利于电解液的固定，同时，无机颗粒可吸附电池循环过程中电解液分解的少量HF等物质，提高电池循环性能。 研究结果表明: 当ZrO2质量分数为6％时，填充改性P(VDF-HFP)复合隔膜的断裂强度为8.05MPa，热收缩率为1.64％，室温离子电导率为2.52×10-3S/cm，电化学稳定窗口达5.6V，LiCoO2做正极材料，电池首次循环放电比容量为142.8mAh/g。 P(VDF-HFP)/Zr02静电纺丝/静电喷雾三层复合锂离子电池隔膜吸液率为413％，热收缩率为1.88％，室温锂离子电导率和电化学稳定窗口分别为2.28×10-3S/cm和5.4V，LiCoO2做正极材料，电池首次放电比容量为149.7mAh/g。 当Al2O3质量分数为4％时，填充改性P(VDF-HFP)复合隔膜的断裂强度为8.25MPa，热收缩率为1.84％，室温离子电导率为1.91×10-3S/cm，电化学稳定窗口达5.3V，LiCoO2做正极材料，电池首次循环放电比容量为152.7mAh/g。 P(VDF-HFP)/Al2O3静电纺丝/静电喷雾三层复合锂离子电池隔膜吸液率为436％，热收缩率为2.19％，室温锂离子电导率和电化学稳定窗口分别为1.61×10-3S/cm和5.3V，LiCoO2做正极材料，电池首次放电比容量为145.2mAh/g。