表面包覆二氧化硅的聚酰亞胺納米纖維膜的制備及其作為鋰電隔膜的研究.pdf

1、近年來鋰離子電池因具有放電比容量大、循環(huán)使用壽命長，而受到了研究者們的廣泛關(guān)注。電池隔膜作為鋰離子電池中重要的組成部分，其最重要的作用是避免鋰電池正負(fù)極直接接觸。目前商用的鋰電池隔膜仍以聚烯烴隔膜為主，如聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)隔膜。聚烯烴隔膜雖然具有力學(xué)性能好、厚度薄、耐化學(xué)腐蝕等特點，但其對極性電解液浸潤性差，孔隙率低等缺點會影響鋰電池的電化學(xué)表現(xiàn)，尤其是其較差的熱尺寸穩(wěn)定性容易引起電池短路甚至爆炸。為了能夠找到理想的鋰離子電

2、池隔膜，研究者們把目光投向了無紡纖維膜和無機(jī)粒子增強(qiáng)聚合物基復(fù)合隔膜的開發(fā)上。
　　聚酰亞胺作為一種工程塑料，具有熱穩(wěn)定性高、耐化學(xué)腐蝕等特點，聚酰亞胺基的納米纖維膜具有孔隙率高、比表面積大、孔隙結(jié)構(gòu)獨特等特點，將其作為鋰電池隔膜，可提高隔膜的吸液率允許更多鋰離子通過，并可解決鋰電隔膜熱尺寸穩(wěn)定性差的缺點，從而滿足新一代鋰離子電池隔膜的需求。但是僅僅通過靜電紡絲法制備的聚酰亞胺納米纖維膜存在力學(xué)性能差，不能夠滿足鋰電池隔膜生產(chǎn)過程

3、中收卷和電池封裝的要求。為了克服納米纖維膜力學(xué)強(qiáng)度低的缺點，我們使用二氧化硅粒子增強(qiáng)納米纖維膜，從而提高納米纖維膜的力學(xué)性能、熱性能、浸潤性等性能。
　　本文在嘗試了溶膠-凝膠法、摻雜法和表面涂覆法等常用的復(fù)合隔膜的制備方法后，創(chuàng)造性的提出并使用靜電紡絲原位水解法制備出表面包覆二氧化硅的聚酰亞胺納米纖維膜，其力學(xué)強(qiáng)度和熱尺寸穩(wěn)定性均得到了提升，大大提高了鋰電池使用過程中的安全性。這種復(fù)合隔膜的力學(xué)拉伸強(qiáng)度能達(dá)到41.77MPa，雖

4、然與商用Celgard隔膜有一定差距，但基本能夠滿足電池封裝的需求。復(fù)合隔膜中最小的離子電導(dǎo)率(0.94 mS cm-1)接近Celgard隔膜(0.54 mS cm-1)的兩倍。使用復(fù)合隔膜的鋰離子電池具有優(yōu)異的電化學(xué)表現(xiàn)，其在大倍率放電條件下表現(xiàn)尤其突出，在5C的大倍率放電條件下，其放電比容量的保持率，能達(dá)到84.44％以上，高于Celgard(62.23％)和PI(77.47％)隔膜的放電比容量。經(jīng)過100次1C/1C的充放電循環(huán)