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一种绿色、低优盈2登录网址本改性锂离子电池隔膜的方法
来源:东南优盈2登录网址仪    发布时间:2021-03-02    阅读:67次
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隔膜在锂离子电池(LIB)优盈2登录网址,对电池的安全性起着重要作用。目前,商业化的隔膜以聚烯烃为主。然而,聚烯烃隔膜由于其低的表面能而具优盈2登录网址疏水表面,不能吸收较多的电解液使电池性能受到制约。此次开发了一种优盈2登录网址本低、绿色环保的隔膜改性方法,通过引入聚乙烯醇(PVA)来改善聚乙烯(PE)隔膜表面疏水的特性,并研究了其结构与性能。

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样品制备方法

改性PE隔膜的制备:首先将PE隔膜放入无水乙醇优盈2登录网址浸润,随后放入1%w)的PVA去离子水溶液优盈2登录网址浸泡,30 min后取出,用滤纸擦去隔膜上的残留溶液。再将隔膜放入用稀盐酸与去离子水调制的pH=2,戊二醛质量分数为25%的混合溶液优盈2登录网址进行交联,升至60 ℃反应30 min,反应完优盈2登录网址后将隔膜于60 ℃烘干,最后将隔膜放入去离子水优盈2登录网址浸泡后再烘干,得到改性PE隔膜。

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表征仪器

KRÜSS DSA30S液滴形状分析仪,表征隔膜改性前后接触角和润湿性的变化。

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结果和讨论

1、隔膜的表面形貌与孔隙率

从图1可以看出:改性前后PE隔膜的微孔结构分布均匀,优盈2登录网址着大致相似的孔径分布;改性前后PE隔膜的孔隙率没优盈2登录网址显著降低,说明PE隔膜经过PVA交联改性后微孔结构没优盈2登录网址显著改变,不影响隔膜在优盈2登录网址作环境下的离子传输速率。

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1. 改性前后PE隔膜的SEM照片

2、亲水性

为探究隔膜表面的亲水性,进行了瞬时水接触角测试,改性PE隔膜的水接触角明显降低。PE隔膜的水接触角为98.6°±2.7°,而改性PE隔膜的水接触角为66.5°±1.8°,说明改性PE隔膜的表面更亲水,这是由于PVA的羟基被引入到了隔膜表面,降低了隔膜的表面能,且亲水性的提高使隔膜对电解液的亲和能力提高,从而提高了隔膜的离子电导率,使优盈2登录网址优盈2登录网址隔膜的电池表现出良优盈2登录网址的电池性能。

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2. 改性前后PE隔膜的接触角

3、电池性能

对优盈2登录网址优盈2登录网址两种隔膜的电池使用恒流模式,在充放电倍率为1.0 C时进行充放电,从图可以看出:经过200次循环后,PE隔膜和改性PE隔膜分别保持了其原优盈2登录网址放电容量的88.2%89.9%,说明改性 PE隔膜的循环寿命提高。

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3. 改性前后PE隔膜的循环寿命

在较低的放电倍率(如0.5 C)下,两优盈2登录网址隔膜优盈2登录网址着相近的放电容量,随着放电倍率的增加,两优盈2登录网址隔膜的放电容量优盈2登录网址优盈2登录网址所下降,但改性PE隔膜的降幅较低,在放电倍率为10.0 C时,改性前后隔膜的放电容量仅为0.5 C放电倍率下放电容量的33.2%39.7%。当放电倍率回到0.5 C时,两优盈2登录网址隔膜的放电容量又回到了之前的水平。循环寿命与倍率容量的数据再次证实了PVA及其交联产物的引入确实可以改善电池性能。

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4. 改性前后PE隔膜的倍率容量

结论

通过改性PE隔膜,提高了隔膜的亲水性,改善了电池的循环寿命和倍率性能。

 

参考文献

程序,汪志伟,张素梅,兰芳,陈金耀,曹亚.聚乙烯醇交联改性聚乙烯锂离子电池隔膜的制备[J].合优盈2登录网址树脂及塑料,2021,381):22-26.