改性介孔分子篩填充PVDF基鋰離子電池膜的研究.pdf

1、微孔型聚合物電解質(zhì)膜具有較高的室溫電導(dǎo)率和較好的熱力學(xué)穩(wěn)定性，同時可降低組裝電池過程中對環(huán)境干燥程度的要求，是最有希望應(yīng)用于鋰離子電池的一類聚合物電解質(zhì)膜。然而，傳統(tǒng)的研究方法仍無法解決聚合物膜電導(dǎo)率同機(jī)械強(qiáng)度之間的矛盾。為了解決這一問題，我們對無機(jī)粒子添加的復(fù)合微孔型聚合物電解質(zhì)膜進(jìn)行了研究。
　　 本文通過分子篩添加的方法對鋰離子電池用聚合物電解質(zhì)膜進(jìn)行了改性。首先根據(jù)溶膠-凝膠原理，實(shí)驗(yàn)室合成了介孔分子篩MCM-41，并對

2、其進(jìn)行了表面酸化改性，在分子篩上負(fù)載了固體超強(qiáng)酸SO42-/ZrO2，制備出改性介孔分子篩MCM-41-SZ粒子。而后，本論文采用相轉(zhuǎn)化法，以聚偏氟乙烯(PVDF)為聚合物基體，丙酮為溶劑，將改性介孔分子篩添加到聚合物中制備了一種新型的鋰離子電池聚合物電解質(zhì)膜MCM-41-SZ/PVDF。實(shí)驗(yàn)對相轉(zhuǎn)移法制備聚合物電解質(zhì)膜的相關(guān)工藝進(jìn)行了優(yōu)化，確定采用干法相轉(zhuǎn)化法制膜，固液比為1:8，分子篩添加量為10％(wt.％PVDF)時，制備的聚合

3、物膜性能最佳。
　　 聚合物電解質(zhì)膜的性能測試顯示聚合物電解質(zhì)膜的性能得到了提高：聚合物膜的厚度在40μm左右；孔隙率可達(dá)62％；機(jī)械拉伸強(qiáng)度可達(dá)7.8MPa；吸液率可達(dá)161％。
　　 聚合物電解質(zhì)膜組裝成樣品鋰離子電池后，電池的電化學(xué)性能測試結(jié)果顯示：電池的首次充放電效率可達(dá)92％，電池循環(huán)20次后，其充放電循環(huán)效率仍高達(dá)99.9％；電池循環(huán)20次后，其容量仍占電池初始容量的90％；電池電壓充放電平臺較平穩(wěn)，保持在3