摘要
自问世至今，锂离子电池以其能量密度大、环境污染小的优点，已经成为了最有潜力的绿色环保能源之一。然而，传统锂离子电池在高倍率充放电性能和耐高温性能方面已经逐渐难以满足急剧增长的社会需求。在电池结构中，电池隔膜起到防止正负极互相接触、提供离子传输通道的作用，电池隔膜的性能是电池性能的重要决定因素。传统电池隔膜采用聚烯烃作为原料，电解液浸润性较差、热稳定性不佳，难以保证电池的高倍率充放电性能和耐高温性能。因此，开发热稳定性高、电解液浸润性高的新型锂离子电池隔膜是锂离子电池研究领域的紧迫需求。 本文中，我们基于纳米纤维膜的吸附络合效应，创新性地设计了吸附络合碱解法和化学气相沉积法，制备了具有同轴结构的聚酰亚胺/勃姆石复合纳米纤维膜和聚酰亚胺/三氧化二铝复合纳米纤维膜，并实现了聚酰亚胺纳米纤维膜表面勃姆石包覆量的调控。 本文探究了复合纳米纤维膜的微观形貌、热稳定性、机械强度、电解液浸润性等性能，并研究了复合纳米纤维膜作为锂离子电池隔膜的性能。测试结果表明，聚酰亚胺/勃姆石复合纳米纤维膜能够在250℃环境中保持尺寸稳定，热稳定性较聚烯烃隔膜有巨大提升;隔膜的电解液接触角达到4.08°，和聚烯烃隔膜相比非常优异。作为锂离子电池隔膜应用时，聚酰亚胺/勃姆石复合纳米纤维膜也具有优秀的性能:隔膜的离子电导率达到2.47mS/cm-1;使用复合纳米纤维膜作为隔膜的半电池在5C倍率下电池的容量保有率能够达到70％以上，高于Celgard隔膜的61.8％。而聚酰亚胺/三氧化二铝复合纳米纤维膜同样具有优秀的电解液浸润性、热稳定性和电化学性能:隔膜的电解液接触角为6.56°，经过250℃加热后，隔膜没有发生体积收缩。聚酰亚胺/三氧化二铝复合纳米纤维膜的离子电导率能够达到2.74mS/cm-1;使用此隔膜装配的半电池在5C倍率下容量保有率达到76.8％，高于Celgard隔膜的61.8％。因此。本文中制备的具有同轴结构的聚酰亚胺/勃姆石复合纳米纤维膜和聚酰亚胺/三氧化二铝复合纳米纤维膜具有成为下一代新型锂离子电池的潜力，吸附络合碱解法和化学气相沉积法能够为锂离子电池隔膜改性研究提供新的思路。
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