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静电纺丝技术构制备锂离子电池复合隔膜的方法

产品手册    2022-10-12 15:00

隔膜作为电池内部最为关键的部件之一,作用是隔离正负极以免发生物理接触导致短路,但不影响锂离子自由穿梭,其性能可以直接影响到电池的性能,虽然不直接参与反应,但会影响其电池的安全性、电化学性能等,比如容量、离子电导率、循环性能。

 

现在用于商业化的锂离子电池隔膜是聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP),由于其良好的电化学稳定性,已被广泛应用于各种便携式电子产品。但商业聚烯烃隔膜存在着两个相对局限的问题:一方面,聚烯烃的孔隙率较低,与电解质的润湿性差,导致与电解质界面产生的电阻较大,从而影响电池的充放电容量;另一方面,聚烯烃的熔点较低,电池在高温环境下工作时,隔膜发生熔融而导致正负电极直接接触发生短路,极易引发火灾。利用电纺技术,设计三层结构PAN/PVDF/PAN复合电纺膜。

 

实验部分

原料、试剂与仪器原料与试剂:聚偏氟乙烯(PVDF)颗粒,分子质量60ku;聚丙烯腈(PAN),分子质量90ku;N,N-二甲基甲酰胺(DMF);N-甲基吡咯烷酮(NMP),纯度>99%;导电炭黑、锰酸锂、锂片、垫片、弹簧片、电池壳。

 

PAN/PVDF/PAN隔膜的制备

配置质量分数为25%的PVDF溶液和质量分数为12%的PAN溶液,在水浴搅拌锅中加热并搅拌制成纺丝原液。在22kV的外加电压下,以0.5mL/h的流速排出,针距20cm,移动速率45mm/s,收集转速500r/min,进行静电纺,各层分别纺丝1.5h后经热压处理,制备出PAN/PVDF/PAN复合电纺膜。

 

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图1隔膜的SEM图。