静电喷涂制备超高分子量聚乙烯锂电池复合隔膜_赵云腾

《静电喷涂制备超高分子量聚乙烯锂电池复合隔膜_赵云腾》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、第32卷第1期高分子材料科学与工程Vol．32，No．12016年1月POLYMEＲMATEＲIALSSCIENCEANDENGINEEＲINGJan．2016静电喷涂制备超高分子量聚乙烯锂电池复合隔膜赵云腾，刘太奇(北京石油化工学院环境材料研究中心，北京102617)摘要:通过静电喷涂技术成功制备出一种超高分子量聚乙烯(UHMWPE)锂电池复合隔膜。首先通过研究溶液浓度及电压等因素对聚偏氟乙烯(PVDF)溶液静电喷涂的影响，确定最佳喷涂条件为PVDF质量分数3%，喷涂电压21kV。然后通过在超高分子量聚乙烯隔膜上静电喷

2、涂PVDF颗粒，制备出复合隔膜。最后，对该复合隔膜的孔隙率、热稳定性、充放电性能测试。结果表明，该隔膜的孔隙率从46．5%提高到73．1%;纵向热收缩率从2．6%降低到1．3%;首次放电容量比相应的超高分子量聚乙烯隔膜提高了4．2%，经过50次循环，稳定性良好，可作为锂离子电池隔膜使用。关键词:静电喷涂;聚偏氟乙烯;超高分子量聚乙烯;隔膜;孔隙率中图分类号:TQ325．4文献标识码:A文章编号:1000-7555(2016)01-0147-04由于锂离子电池具有优异的性能，如高能量密度、(UHMWPE)隔膜的研究还未见报

3、道。高操作电压、长循环寿命、低自放电率等，故广泛应用本文通过静电喷涂技术在UHMWPE隔膜表面负［1］在手机、笔记本电脑等电子产品中。作为锂电池的载PVDF颗粒，制得超高分子量聚乙烯复合隔膜。该重要组成部分，隔膜在正极与负极材料之间起电子绝复合隔膜用于锂电池，测试表明，电池的首次放电容量［2］缘、提供微孔通道支持离子迁移的作用。电池的容提高了4．2%，同时具有良好的循环稳定性。量、循环以及安全性能与隔膜性能的优劣有着直接的1实验部分关系，可以说，没有高质量的隔膜就不会有性能优异的电池［3］。1．1原料与试剂静电喷涂是一种

4、使带电聚合物溶液在高压静电场聚偏氟乙烯:产品编号44080，相对分子质量中形成射流来制备聚合物颗粒的一种加工方法。在静534000，AlfaAesar;丙酮:分析纯，北京化工厂;N，N-电喷涂过程中，聚合物参数、溶液参数、电压、接收距离二甲基甲酰胺(DMF):分析纯，北京化工厂;超高分子都对颗粒的大小及形貌有影响［4～6］。胡昌敏［7］采用静量聚乙烯隔膜:型号SG20B，相对分子质量180万，河电喷涂技术制备生物可降解高分子微球，作为药物载北金力新能源。体;操彬彬［8］等采用静电喷涂技术将纳米TiO沉积于1．2PVDF颗

5、粒的制备2净化材料表面，制备出具有良好抗菌性能的夹心材料;溶剂体系按丙酮与DMF的质量比3∶2配制，称取［9］一定量的PVDF粉末溶于上述溶剂，加热搅拌至充分Yin等通过静电喷涂制备了用于锂离子电池阳极材料的Si/C纳米微球，该微球具有高的可逆比容量和优溶解，分别配制PVDF质量分数1%，3%，5%，7%，9%［10］异的循环性能;Valvo采用静电喷涂制备了金属氧的溶液。经超声波(功率为150W)处理30min后，用化物/聚偏氟乙烯(PVDF)纳米复合物来改性锂离子10mL的注射器取2mL左右的溶液，固定在放置架［1］

6、#，针头端口电池阴极材料;Meltem等通过静电纺丝在聚丙烯隔上，接收距离为15cm。注射器针头采用4膜上纺PVDF纤维，同时在PVDF纤维上通过静电喷磨成平口，并与高压电源的输出端相连。当针头有液涂负载纳米SiO2，得到SiO2/PVDF复合隔膜。该隔膜滴时，打开高压电源，调节到不同的电压，溶液在高压作为锂电池隔膜，其孔隙率和热稳定性有显著提高。静电的作用下喷涂到接收装置上，并通过ＲISE-2008［11］而通过静电喷涂有机物来改性超高分子量聚乙烯型激光粒度仪分析颗粒的平均直径。收稿日期:2015-01-21通讯联系人

7、:刘太奇，主要从事纳米环境净化材料、航天材料及新能源材料研究，E-mail:liutaiqi@bipt．edu．cn148高分子材料科学与工程2016年1．3复合隔膜的制备滴消失;当PVDF质量分数增加到5%时，颗粒的粒径配制3%的PVDF喷涂溶液待用;剪取6cm×6变大;当PVDF溶液质量分数继续增大到7%～9%后，cm的超高分子量聚乙烯隔膜，平铺在静电喷涂的接收高黏度的溶液在喷口处由于溶剂挥发过快而形成胶装置上，接收距离为15㎝，喷涂电压21kV，控制冻，堵塞针头，致使静电喷涂过程难以顺利进行。因此PVDF的喷涂时间

8、分别为2min，4min，6min，得到复选择3%为最佳喷涂液浓度。合隔膜，测试各项性能。2．2电压对PVDF溶液静电喷涂的影响［12］1．4复合隔膜的性能测试根据Hartman的Scaling法则，静电喷涂颗粒的1．4．1扫描电子显微镜(SEM)分析:将复合隔膜充直径与电流成反比，电流越大，其直径越小。而电流与分干