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【6h】

非溶剂致相分离法制备新型PVDF/HDPE锂离子电池隔膜及其改性

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近年来，液态锂离子电池的安全性等问题受到广泛关注，因此为改善锂离子电池的安全性能，关于隔膜或聚合物电解质的研究越来越多。目前，关于隔膜或聚合物电解质的研究多集中在以聚烯烃多孔膜为基的物理化学改性及以聚偏氟乙烯(PVDF)为基的聚合物电解质体系的探索。本论文创造性地将广泛用作基质膜的高密度聚乙烯(HDPE)制备成细小颗粒，并作为添加剂添加于PVDF基质膜中，采用非溶剂致相分离法制备新型PVDF/HDPE基锂离子电池隔膜，并采用二氧化硅和氧化铝两种无机非金属和金属氧化物颗粒对其进行改性。对于制备的隔膜，主要采用SEM、XRD、TG等进行结构表征，采用LSV、EIS、充放电测试等进行电化学性能表征。
　　首先考察了PVDF浓度、PVP添加量、HDPE添加量对隔膜结构与性能的影响，并确定了最佳的制膜条件。研究结果表明:当PVDF浓度为15％，PVP添加量为2.5％，HDPE添加量为1.5％时隔膜具有最佳性能。此时制备的隔膜离子室温电导率达2.2 mS/cm，电化学稳定窗口宽，分解电压高于4.5V，以LiCo02为正极组装电池测试，首次放电比容量接近150 mAh/g，1.0C倍率下循环50次，比容量从128 mAh/g降至117 mAh/g，容量保持率约91.4％，表现出优异的循环性能和倍率性能。
　　其次采用无机二氧化硅和氧化铝作为添加剂，对制备的隔膜进行了改性研究，主要考察了添加量对隔膜热性能及电化学性能的影响。研究结果表明:SiO2能明显改善隔膜性能，且当添加量为1.0％时，隔膜性能最佳:在1.0C倍率下循环50次后，比容量从131.7 mAh/g变为125.3 mAh/g，容量保持率达95.14％; Al2O3添加量为1.5％时，隔膜在1.0C倍率下循环50次后，比容量从130.7 mAh/g变为116 mAh/g，容量保持率为88.75％，对电池性能改善不明显。综合考虑，二氧化硅更适合用于隔膜的改性。

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