无机复合锂离子电池隔膜的制备及性能研究

用氧化铝(Al2O3)、硫酸钡(Ba SO4)、锆钛酸铅(PZT)、二氧化钛(Ti O2)、气相二氧化硅R202(RSi O2)、A380(ASi O2)和沉淀相二氧化硅(PSSi O2)7种无机纳米材料制备成分散液,在单向拉伸聚丙烯(PP)隔膜表面单面涂覆制备了复合隔膜.对复合隔膜的形貌、透气性及热稳定性进行了研究,并通过线性扫描曲线和不同倍率下电池充放电循环考察了复合隔膜对电解液的电化学稳定性和电池循环性能的影响.结果表明,7种复合隔膜与空白PP隔膜相比,在140℃下的热收缩率均减小1倍以上,表明其中无机纳米材料对PP隔膜的热收缩性能有很大改善.电池循环性能研究表明,这几种复合隔膜电池循环性能都有不同程度的提高,且在较高倍率下依旧可以发挥优势(ASi O2涂层复合隔膜除外).ASi O2涂层复合隔膜电池在2 C高倍率放电时容量快速衰减,其原因可能是ASi O2过大的比表面积增加了锂离子迁移的阻力.     

氧缺位结构介孔二氧化钛/聚乙烯复合隔膜在锂硫电池中的应用

采用两步溶液法合成了一种具有高度氧缺位的黑色介孔二氧化钛, 并将其涂覆在隔膜表面作为锂硫电池复合隔膜, 研究了其在锂硫电池中的电化学性能. 结果表明, 氧缺位的黑色介孔二氧化钛材料不仅展现出良好的导电性, 还能加强对多硫化物的物理和化学吸附能力, 从而显著提高锂硫电池的放电比容量(0.1C倍率下首次放电比容量为1257 mA·h/g)和循环性能(循环100次后放电比容量为821 mA·h/g).     

基于静电纺丝和静电喷射技术的P(VDF-HFP)/Al_2O_3/P(VDF-HFP)复合隔膜的制备与电化学性能分析（英文）

通过静电纺丝和静电喷射技术,将三氧化二铝(Al_2O_3)纳米颗粒沉积在两层聚四氟乙烯六氟丙烯[P(VDF-HFP)]静电纺丝隔膜之间,制备出了具有"三明治"结构的P(VDF-HFP)/Al_2O_3/P(VDF-HFP)复合锂离子电池隔膜.分析了隔膜的形态结构、热收缩性能、拉伸性能、电化学性能以及隔膜在电池中的循环性能.测试结果表明,该复合隔膜比纯P(Vd F-HFP)膜拥有更高的吸液率,隔膜更容易吸收电解液从而形成凝胶聚合物电解质(GPEs).该复合隔膜的拉伸强度在4 MPa左右,相对应的断裂伸长率为261.57%.复合隔膜在室温下的离子电导率为1.61×10~(-3)S/cm,且表现出了较高的电化学稳定性(电化学稳定窗口达到5.4 V).在电池的循环测试中,使用钴酸锂(LiCoCO_2)作为正极材料,由该复合隔膜组装的电池的首次放电比容量达到了理想的水平,为145 m A·h·g~(-1).     

羟基化多壁碳纳米管三明治隔膜对锂硫电池电化学性能的改善

先利用羟基化多壁碳纳米管(MWCNTs-OH)与纸纤维制备了复合纤维纸(MWCNTs-OHP),然后将该复合纤维纸夹在两层PP隔膜之间组装三明治结构隔膜(PP@MWCNTs-OHP@PP)并应用于锂硫电池.利用透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱和元素能谱分析(EDS)等对材料进行结构和性能表征.电化学测试结果表明,PP@MWCNTs-OHP@PP三明治隔膜有效提高了锂硫电池的性能.在0.1C倍率下,电池首次放电比容量达到1532 m A·h/g,活性物质的利用率达到91.5%.在1C倍率下充放电循环500周后,放电比容量依然维持516 m A·h/g,每周循环衰减率为0.028%,库仑效率保持在96.4%以上.充放电倍率从3C减小到0.1C后,放电比容量从336 m A·h/g恢复到820 m A·h/g,显示出极佳的倍率性能.     

静电纺聚偏氟乙烯@硅藻土锂离子电池隔膜的制备及性能

以聚偏氟乙烯(PVDF)和硅藻土为原料,通过静电纺丝法制备PVDF@硅藻土复合纤维膜,用于锂离子电池隔膜。 研究了隔膜的吸液率、热稳定性和电化学性能等。 添加硅藻土可有效提高复合膜的电解液吸收率和电化学性能,其中吸液率可达623.6%,相比于PVDF膜和聚丙烯(PP)膜具有优异的循环性能和倍率性能。     

基于多孔黑色TiO_2涂层隔膜的锂硫电池性能探究

合成了多孔黑色二氧化钛(PB-TiO_2),并将其作为原料制备得到PB-TiO_2涂层隔膜(PB-TiO_2@PP),研究了隔膜对锂硫电池电化学性能的影响.电化学性能测试表明,PBTiO_2@PP隔膜能够大幅度提高电池的比容量、有效改善电池的倍率性能和循环稳定性.在1C倍率下,放电容量能够保持在882mAh/g.100次循环之后,容量仍能保持在780mAh/g,容量保持率接近90%.     

基于静电纺丝和静电喷射技术的P(VDF-HFP)/Al2O3/P(VDF-HFP)复合隔膜的制备与电化学性能分析

通过静电纺丝和静电喷射技术, 将三氧化二铝(Al₂O₃)纳米颗粒沉积在两层聚四氟乙烯六氟丙烯[P(VDF-HFP)]静电纺丝隔膜之间, 制备出了具有“三明治”结构的P(VDF-HFP)/Al₂O₃/P(VDF-HFP)复合锂离子电池隔膜. 分析了隔膜的形态结构、 热收缩性能、 拉伸性能、 电化学性能以及隔膜在电池中的循环性能. 测试结果表明, 该复合隔膜比纯P(VdF-HFP)膜拥有更高的吸液率, 隔膜更容易吸收电解液从而形成凝胶聚合物电解质(GPEs). 该复合隔膜的拉伸强度在4 MPa左右, 相对应的断裂伸长率为261.57%. 复合隔膜在室温下的离子电导率为1.61×10^-3 S/cm, 且表现出了较高的电化学稳定性(电化学稳定窗口达到5.4 V). 在电池的循环测试中, 使用钴酸锂(LiCoCO₂)作为正极材料, 由该复合隔膜组装的电池的首次放电比容量达到了理想的水平, 为145 mA·h·g^-1.     

电压敏感性聚三苯胺修饰隔膜用于锂硫电池过充保护

本文以三苯胺为原料,通过化学氧化法制备了具有电压敏感性的聚三苯胺(PTPAn)并将其成功应用到锂硫电池隔膜上。电导率测试结果表明,PTPAn/聚丙烯(PP)隔膜的离子电导率达1.56 mS·cm^-1;循环伏安(CV)测试结果表明,PTPAn/PP隔膜在3.5–4.2 V内具有氧化还原峰。在0.1C倍率下,采用PTPAn/PP隔膜和空白PP隔膜的锂硫电池在经200周循环后,放电比容量分别为424.8和407.2 mAh·g^-1,库伦效率分别为99.38%和98.59%,倍率测试表明(0.1C、0.2C、0.5C、1C),采用PTPAn/PP隔膜的锂硫电池在不同倍率下放电比容量均高于采用空白PP隔膜的锂硫电池。与此同时,对采用PTPAn/PP隔膜的锂硫电池进行过充实验,在第4周过充时,充电比容量为843.1 mAh·g^-1,放电比容量为839.8 mAh·g^-1;第10周过充时,充电比容量为690.2 mAh·g^-1,放电比容量为669.2 mAh·g^-1。第16周过充时,电池的充电比容量为538.7 mAh·g^-1,放电比容量为512.9 mAh·g^-1。倍率过充测试表明,经过不同倍率过充实验后,采用PTPAn/PP隔膜的锂硫电池仍能正常工作,在1C倍率下过充,电池电压稳定保持在3.9 V,充电比容量为349.8 mAh·g^-1,放电比容量为328.7 mAh·g^-1。     

LFP/C掺杂型PVDF-HFP隔膜及其电化学性能研究

本论文向聚偏氟乙烯-六氟丙烯中添加磷酸铁锂纳米颗粒制备得到PVDF-HFP/LFP复合隔膜材料。通过这种掺杂改性,提升了隔膜的吸液率,湿润性,热稳定性,以此提升电池的放电比容量和循环性能。电池正极使用经过碳包覆的磷酸铁锂材料,负极使用金属锂片,通过制备的不同隔膜组装电池探究磷酸铁锂纳米颗粒的添加对PVDF-HFP隔膜性能的影响,并研究了不同比例的磷酸铁锂纳米颗粒对聚合物隔膜的影响。     

隔膜对锂-铜电池短路时间的影响

隔膜在锂离子电池中起着防止正负极直接短路和提供离子传输通道的作用，决定着电池的安全性能.在本文中，我们利用锂-铜电池的短路时间建立了一种评价隔膜安全性能的方法 .通过对电池短路时间的研究发现，对于同一种类型的隔膜，短路时间与隔膜厚度和内阻的线性相关度较高，隔膜厚度和内阻的增加均能延长电池的短路时间.同一厚度不同类型的隔膜，其电池的短路时间与隔膜自身的微孔结构相关.电池的短路时间与隔膜的穿刺强度之间的线性相关程度较低，结合电池短路后隔膜表面枝晶形貌的观察，我们推测枝晶是沿隔膜的孔道持续生长最终穿透隔膜，而非刺穿隔膜导致的电池短路.利用不同厚度的隔膜组装锂硫电池，发现循环寿命与隔膜厚度具有显著线性相关性，验证了测试方法在实际电池使用中的有效性.同时，研究也证实，利用功能隔膜调控锂的沉积行为、抑制锂的枝晶沉积能极大延长电池的短路时间，提升电池的安全性能，这为新型高安全性复合隔膜及电池的研究和设计提供了新的思路和理论依据.