鋰離子電池主要應(yīng)用于移動(dòng)設(shè)備、電動(dòng)或混合電動(dòng)汽車以及儲(chǔ)能系統(tǒng),是人們生活中便捷移動(dòng)設(shè)備的理想電源。隔膜在鋰離子電池中,主要起著阻隔正負(fù)極防止短路的作用,為鋰離子傳輸提供了一條通路,與電池容量和安全性能密切相關(guān)
[1]目前商用鋰離子電池隔膜以聚烯烴為主,材料本身的疏水性和結(jié)構(gòu)導(dǎo)致孔隙率低,導(dǎo)致電池電化學(xué)性能低,熱穩(wěn)定性差,高溫安全性差。為了解決商用隔膜面臨的電解質(zhì)潤(rùn)濕性差和熱穩(wěn)定性差這兩個(gè)主要問(wèn)題,一些專家進(jìn)行了大量的嘗試。從材料選擇、制備方法、結(jié)構(gòu)控制和表面改性等方向,選擇聚醚醚酮材料制備了一系列具有優(yōu)異孔結(jié)構(gòu)和耐高溫性能的多孔隔膜和復(fù)合隔膜。聚醚醚酮具有良好的力學(xué)性能、優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和穩(wěn)定的電化學(xué)性能。由于其優(yōu)異的耐溶劑性,只能溶解在濃硫酸和甲磺酸中,所以關(guān)于聚醚醚酮鋰離子電池隔膜的報(bào)道很少。首先,采用蒸汽誘導(dǎo)相分離法制備了不同孔結(jié)構(gòu)的聚醚醚酮膜,并系統(tǒng)研究了鑄膜液溶劑中濃硫酸含量的影響。隨著水楊酸含量的降低,混合溶劑的溶解度和水蒸氣吸收率降低,有利于固液分離和結(jié)晶。當(dāng)SA/MSA的比例從15/75變?yōu)?/90(wt。%/wt。%),聚醚醚酮膜的孔隙率、孔徑、電解質(zhì)吸收率和電導(dǎo)率先增大后減小,結(jié)晶度隨著水楊酸含量的降低而線性增加。當(dāng)水楊酸與多磺酸粘多糖的比例為8/82時(shí),膜的結(jié)構(gòu)較好。聚醚醚酮膜的電解質(zhì)吸收率比聚丙烯膜高5倍以上。此外,聚醚醚酮膜的孔隙率和電導(dǎo)率優(yōu)于市售膜。聚醚醚酮膜具有很高的熱穩(wěn)定性,即使在200下也沒(méi)有明顯的尺寸收縮。為了進(jìn)一步探索隔膜孔結(jié)構(gòu)對(duì)電池性能的影響,分別采用非溶劑誘導(dǎo)相分離法和蒸汽誘導(dǎo)相分離法制備了指狀孔結(jié)構(gòu)聚醚醚酮隔膜、傳統(tǒng)海綿孔聚醚醚酮隔膜和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)成孔劑連接孔結(jié)構(gòu)聚醚醚酮隔膜。通過(guò)掃描電鏡、孔隙率、電解質(zhì)吸收率、電池循環(huán)性能和倍率性能測(cè)試分析,得出含聚乙烯吡咯烷酮的聚醚醚酮膜具有非常緊密的孔結(jié)構(gòu),提高了膜的孔隙率,極性聚合物聚乙烯吡咯烷酮的加入提高了聚醚醚酮膜的電解質(zhì)潤(rùn)濕性。發(fā)現(xiàn)用該隔膜制備的電池充放電容量明顯提高。
[2]針對(duì)市售膜熱穩(wěn)定性和電解質(zhì)潤(rùn)濕性差的缺點(diǎn),通過(guò)在市售PP膜表面包覆聚醚醚酮/聚乙烯吡咯烷酮聚合物,獲得了耐熱性、電解質(zhì)潤(rùn)濕性和界面相容性優(yōu)異的聚醚醚酮/聚丙烯雙層復(fù)合鋰離子電池膜,提高了市售PP膜的耐高溫性、電解質(zhì)潤(rùn)濕性和電池充放電容量。為了進(jìn)一步提高商用膜片在高溫下的尺寸穩(wěn)定性,可以通過(guò)雙面鍍膜對(duì)商用PP膜片進(jìn)行進(jìn)一步改性。