PVA基复合锂电隔膜的制备及性能研究

发布时间：2024-04-02 06:15

　　以聚乙烯醇(PVA)和二氧化锆(ZrO₂)为成膜骨架材料和功能填料,利用相转化法制备PVA-ZrO₂复合微孔锂电隔膜。通过微观形貌、孔隙率、电解液亲和性、耐热性及电化学性能等对其进行表征,考察ZrO₂添加量对隔膜性能的影响,并评价隔膜的电池循环性能和倍率性能。结果表明,当PVA的浓度为10%、ZrO₂的添加量为1.5%时,复合隔膜的电解液润湿性和热稳定性较好,其电解液接触角仅为6°,吸液率达到210%,160℃下热收缩率几乎为0。该隔膜装配电池的倍率容量和循环容量保持性优异,16C电流下的放电容量为0.2C电流的50%,循环100次后容量保持约96%,优于聚烯烃隔膜。

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【部分图文】：

图1相转化法制膜过程示意图

取不同质量的ZrO2粒子，与适量PVA树脂同时加至一定量去离子水中，进一步加热至95℃，持续搅拌6h；停止搅拌后室温静置脱泡4h，获得PVA树脂质量分数为10%,ZrO2质量分数分别为0.5%、1%、1.5%、2%和2.5%的成膜溶液；然后将适量上述成膜溶液置于洁净玻璃板上，用自....

图3PE膜及PVA-ZrO2复合膜的孔隙率比较

隔膜的微观结构影响离子在其内部的传递速率，孔隙率越高则离子传输阻力越小，反之越大。利用正丁醇浸渍法所得不同隔膜的孔隙率如图3所示。由图可见，与纯PVA相转化膜相比[15]，添加ZrO2填料可提高复合膜的孔隙率，且随着ZrO2含量的增加复合膜的孔隙率随之提高，膜MZ1、MZ2、MZ....

图2不同ZrO2添加量的PVA-ZrO2复合膜的SEM图

隔膜的微观结构直接影响其性能，图2所示为不同ZrO2添加量的PVA-ZrO2复合膜的SEM图。由图可见，相转化法所制备的复合膜呈现出三维网状孔道结构，ZrO2的含量对复合膜形貌影响较大。从表面形貌看，ZrO2填料含量的增加促使隔膜的孔径变大，孔的开放程度得到提高。但是，当ZrO2....

图4不同隔膜的电解液性能

对不同隔膜的电解液吸收和保持能力做定量分析。如前述，相对于PE膜，本实验的复合膜具有更高的孔隙率和更优的电解液浸润性，如图4(b）所示，PVA-ZrO2复合膜的吸液率在30min左右即可达到150%以上，约为PE膜的2倍。在饱和状态下，MZ1、MZ2、MZ3、MZ4和MZ5复合膜....

本文编号：3945942