SiO2掺杂电纺PMIA锂离子电池隔膜的制备及性能研究

来源 :天津工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hzp901124
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静电纺丝方法制备的纳米纤维膜具有较高的孔隙率和离子电导率,可用于制备高性能的聚合物电解质,在锂离子电池领域有良好的应用前景。间位芳纶(PMIA)的化学结构稳定,并且具有优异的阻燃性、耐热性、力学性能和化学稳定性,是制备锂离子电池隔膜的理想材料。本文主要工作如下:  以DMAc为溶剂,PMIA为溶质,采用静电纺丝技术制备了不同SiO2添加量的SiO2/PMIA纳米纤维膜。利用SEM、TEM、EDS、FT-IR、XRD、DSC和TG等测试手段研究了纳米纤维膜的表面形貌及元素含量、结晶性能和热性能,并分析了不同SiO2添加量的SiO2/PMIA纳米纤维膜孔隙率、力学性能和亲水/液性能,研究表明:PMIA中SiO2的加入可以降低纤维膜的结晶度和亲水性,但其孔隙率、吸液率、力学性能和热稳定性能均有所提高,孔隙率在88%-92%之间,吸液率高达880%,拉伸断裂强度达到18.14MPa。  进一步以LiCoO2材料为正极,锂片为负极,电解液为1mol/L的LiPF6/EC/DMC(1∶1∶1),将制备的SiO2/PMIA纳米纤维膜作为隔膜组装成锂离子扣式电池进行交流阻抗、线性扫描伏安以及充放电循环性能测试,系统研究了SiO2/PMIA隔膜的电化学性能,研究结果表明:与纯PMIA纳米纤维隔膜相比,SiO2/PMIA隔膜具有更高的离子电导率,可达3.23×10-3 S/cm;二者的电化学稳定窗口均达到4.5V以上;50次循环后纯PMIA隔膜扣式电池容量保留率为92.34%,SiO2/PMIA隔膜(6%)扣式电池的容量保留率为95%,呈现良好的循环性能。由此可见,向PMIA中添加SiO2对其进行掺杂改性制得的纳米纤维膜可极大的提高其作为锂离子电池隔膜的电化学性能。
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