基于电纺纳米纤维的锂电隔膜研究

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2、例暂行实施办法》等规定保留和使用此学位论文，并向主管部门或其指定机构送交学位论文(包括纸质版和电子版)，允许学位论文进入厦f-JA学图书馆及其数据库被查阅、借阅。本人同意厦f-]Tk学将学位论文加入全国博士、硕士学位论文共建单位数据库进行检索，将学位论文的标题和摘要汇编出版，采用影印、缩印或者其它方式合理复制学位论文。本学位论文属于：()1．经厦门大学保密委员会审查核定的保密学位论文，于年月日解密，解密后适用上述授权。()2．不保密，适用上述授权。(请在以上相应括号内打“√”或填上相应内容。保密学位论文应是已经厦f-]3v

3、学保密委员会审定过的学位论文，未经厦门大学保密委员会审定的学位论文均为公开学位论文。此声明栏不填写的，默认为公开学位论文，均适用上述授权。)声明人(签孙Mj毋·加／眸f月>D日摘要隔膜置于锂离子电池正负极之间，即可防止正负电极直接物理接触，也为锂离子提供正负电极问的传输通道。它的结构严重影响电池界面结构和内阻等。电纺纳米纤维膜以其高孔隙率特质在锂离子电池应用中大大提高电池性能，未来将成为隔膜的主要形式之一，但其力学强度和安全性方面依旧存在不足，论文主要围绕这两个方面分别展开研究。论文先以聚偏氟乙烯(PVDF)纳米纤维膜为研

4、究对象，研究了PVDF纳米纤维膜的主要电纺工艺参数对纳米纤维直径及形貌的影响，包括溶剂比、溶液浓度、偏置电压、工作距离和供给速率。研究结果表明，溶剂DMF和工作距离的增加使得纳米纤维直径变小，而浓度、电压以及供液速率的增加则导致纤维直径变粗。PVDF纳米纤维膜具有i商孑L隙率、吸液率以及离子电导率等特性使得其放电比容量衰减小。经100循环后，PVDF隔膜电池的放电比容量衰减仅为8．2％。研究提高PVDF纳米纤维膜力学性能的两种方法。通过热处理使得PVDF纳米纤维间相互粘结，在不损坏电纺膜基本结构的前提下将PVDF纳米纤维膜

5、的最大拉伸强度提高了25倍左右，由0．68MPa强化至17．43MPa。采用PET／PVDF复合膜也可提升强度，且具有较高力学性能，最高力学拉伸强度达到34．85MPa。论文提出采用PI／PVDF／PI(聚酰亚胺)三明治结构纳米纤维膜作为可实现自闭功能的高安全性隔膜。研究结果显示，电纺纳米纤维膜180℃下热缩率小于3％，表现出高热稳定性以及低热缩率。将其应用于锂离子电池，经100循环后，电池依旧保持初始放电容量的97．1％。同时中间PVDF纳米纤维膜在高温下能有效切断电池大部分电流，提高电池安全性。关键词：锂离子电池；隔膜

6、；电纺纳米纤维；聚偏氟乙烯；聚酰亚胺AbstractSeparatorisplacedbetweenthepositiveandnegativeelectrodeofLi-ionbatteryandpreventthephysicalcontactsofthetwoelectrodestoavoidelectricalshortcircuitwhileresponsibleforthetransferoflithiumions．Thestructureofseparatorseriouslyaffectsinterface

7、structureandinternalresistanceofbattery．DuetoElectrospunnanofibrousmembranehashighporosity,theLi-ionbatterywiththisseparatorhasimprovementinbatteryperformances，anditmaybecomeoneofthemainformsofseparatorinthefuture．HoweveLitsmechanicalpropertyandsafetystillhaveshor

8、tcoming．Themainworkofthispaperisaroundthesetwoaspects．Thepolyvinylidenefluoride(PVDF)nanofibrousmembraneastheresearchobjectivetoexploretheinfluenceofkey