静电纺丝法制备PVDF锂离子电池隔膜工艺条件的研究_龚勇.pdf

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1、Ｖｏｌ．４４Ｎｏ．２化工新型材料第４４卷第２期·１１４·ＮＥＷＣＨＥＭＩＣＡＬＭＡＴＥＲＩＡＬＳ２０１６年２月静电纺丝法制备ＰＶＤＦ锂离子电池隔膜工艺条件的研究龚勇１，２１，２＊１，２１，２３１，２１，２１，２陈建蒋文平曾宪光张华知金永中唐俊牟宗平（１．四川理工学院材料与化学工程学院，自贡６４３０００；２．材料腐蚀与防护四川省重点实验室，自贡６４３０００；３．四川化工职业技术学院，泸州６４６０００）摘要主要研究静电纺丝法制备ＰＶＤＦ锂离子电池隔膜的最佳纺丝条件。实验表明：纺丝浓度１８％（ｗｔ，质量分数，下同），纺丝电压２２ｋＶ

2、，纺丝速率０．０００７ｍｍ／ｓ为静电纺丝制备ＰＶＤＦ隔膜的最佳纺丝条件。静电纺丝法制备ＰＶＤＦ锂离子电池隔膜与Ｃｅｌｇａｒｄ的ＰＰ／ＰＥ／ＰＰ三层隔膜相对比，静电纺丝法制备ＰＶＤＦ锂离子电池隔膜形貌较好，串珠结构更少。关键词静电纺丝法，ＰＶＤＦ，锂离子电池隔膜ＳｔｕｄｙｏｆＰＶＤＦｌｉｔｈｉｕｍ－ｉｏｎｂａｔｔｅｒｙｓｅｐａｒａｔｏｒｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃｓｐｉｎｎｉｎｇ１，２１，２１，２１，２３ＧｏｎｇＹｏｎｇＣｈｅｎＪｉａｎＪｉａｎｇＷｅｎｐｉｎｇＺｅｎｇＸｉａｎｇｕａｎｇＺ

3、ｈａｎｇＨｕａｚｈｉ１，２１，２１，２ＪｉｎＹｏｎｇｚｈｏｎｇＴａｎｇＪｕｎＭｕＺｏｎｇｐｉｎｇ（１．ＳｉｃｈｕａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓａｎｄＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｚｉｇｏｎｇ６４３０００；２．ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＣｏｒｒｏｓｉｏｎａｎｄＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎｏｆＳｉｃｈｕａｎＰｒｏｖｉｎｃｅ，Ｚｉｇｏｎｇ６４３０００；３．ＳｉｃｈｕａｎＶｏｃａｔｉｏｎａｌＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｙ，Ｌｕｚｈｏ

4、ｕ６４６０００）ＡｂｓｔｒａｃｔＲｅｓｅａｒｃｈｏｆｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃｓｐｉｎｎｉｎｇｏｆＰＶＤＦｌｉｔｈｉｕｍ－ｉｏｎｂａｔｔｅｒｙｓｅｐａｒａｔｏｒｐｒｅｐａｒｅｄｂｙｔｈｅｂｅｓｔｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｂｅｓｔｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆｅｌｅｃｔｒｏｓｐｉｎｎｉｎｇｗｅｒｅ１８ｗｔ．％ｏｆＰＶＤＦｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ，ｖｏｌｔａｇｅｉｎ２２ｋｖ，ｔｈｅｒａｔｅｏｆ０．０００７ｍｍ／ｓ．ＣｏｍｐａｒｅＰＶＤＦｓｅｐａｒａｔｏｒｗｉｔｈＣｅｌｇａｒｄ’ｓＰＰ／ＰＥ／

5、ＰＰｔｈｒｅｅ－ｌａｙｅｒｓｅｐａｒａｔｏｒ，ＰＶＤＦｗｉｔｈｇｏｏｄｍｏｒ－ｐｈｏｌｏｇｙａｎｄｌｅｓｓｂｅａｄｅｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃｓｐｉｎｎｉｎｇｍｅｔｈｏｄ，ＰＶＤＦ，ｌｉｔｈｉｕｍ－ｉｏｎｂａｔｔｅｒｙｓｅｐａｒａｔｏｒ静电纺丝是带电的高分子溶液在电场中受到电场力的作和韧性、高耐磨性、非电子导体等特征，使ＰＶＤＦ成为制备锂用而发生流动变形以及分裂、细化，并在过程中伴随着溶剂的电池隔膜最具优势的聚合物之一。挥发，聚合物凝聚固化得到固态的超细纤维。静电纺丝方法１实验部分具有工艺

6、简单、制备快捷、成本低廉、环境友好等诸多优点，被公认为是当今世界上最具有工业化前途的生产纳米材料的技１．１材料与仪器［１］。术方法之一聚偏氟乙烯（ＰＶＤＦ，２０２２锂电池级），浙江孚诺林化工新静电纺丝制备的纳米纤维膜具有比表面积大、孔隙率高、材料有限公司；冰乙酸（分析纯），成都科龙化学试剂厂；隔膜孔径小和吸附力强等特点，因而在很多领域具有较大的应用（ＰＰ／ＰＥ／ＰＰ三层），Ｃｅｌｇａｒｄ公司；多功能磁力搅拌器（ＨＪ－５前景，如生物医学领域、过滤防护、传感材料、自清洁、催化载型），常州普天仪器制造有限公司；静电纺丝设备（ＦＭ－１

7、１０７［２－６］，使得电纺纳体、食品工程、复合材料增强、光电和能源等型），北京富友马科技有限公司；扫描电子显微镜（ＶＥＧＥ３米纤维的应用领域越来越广。型），捷克ＴＥＳＣＡＮ公司；电子天平（ＪＭ－Ａ６００２型），余姚纪铭ＰＶＤＦ是仅次于聚四氟乙烯的第二大氟材料，ＰＶＤＦ优良称重校验设备有限公司。的成膜性能、较高的热稳定性和化学稳定性。且—Ｃ—Ｆ具有１．２实验方法很强的吸电子能力，使得ＰＶＤＦ的抗电化学氧化能力也较称一定质量的ＰＶＤＦ溶于冰乙酸中，用玻璃棒搅拌使［７］。同时，ＰＶＤＦ还具有较高的介电常数和较低的玻璃化强ＰＶＤＦ溶解

8、，并将溶解的ＰＶＤＦ放置于磁力搅拌器上搅拌转变温度，利于锂盐的解离，提高溶胀在聚合物内的电解液的１４ｈ，配制成均匀混合的静电纺丝溶液。待纺丝溶液冷却至室载流子数目。为此，优良的耐热性、化学稳定性，高机械强度温，用注射器取适量的纺丝液并将其安装在注射泵上，接好针基金项目：四川省