基于电纺纳米纤维的锂电隔膜研究

【摘要】隔膜置于锂离子电池正负极之间,即可防止正负电极直接物理接触,也为锂离子提供正负电极间的传输通道。它的结构严重影响电池界面结构和内阻等。电纺纳米纤维膜以其高孔隙率特质在锂离子电池应用中大大提高电池性能,未来将成为隔膜的主要形式之一,但其力学强度和安全性方而依旧存在不足,论文主要围绕这两个方面分别展开研究。论文先以聚偏氟乙烯(PVDF)纳米纤维膜为研究对象,研究了PVDF纳米纤维膜的主要电纺工艺参数对纳米纤维直径及形貌的影响,包括溶剂比、溶液浓度、偏置电压、工作距离和供给速率。研究结果表明,溶剂DMF和工作距离的增加使得纳米纤维直径变小,而浓度、电压以及供液速率的增加则导致纤维直径变粗。PVDF纳米纤维膜具有高孔隙率、吸液率以及离子电导率等特性使得其放电比容量衰减小。经100循环后,PVDF隔膜电池的放电比容量衰减仅为8.2%。研究提高PVDF纳米纤维膜力学性能的两种方法。通过热处理使得PVDF内米纤维间相互粘结,在不损坏电纺膜基本结构的前提下将PVDF纳米纤维膜的最大拉伸强度提高了25倍左右,由0.68MPa强化至17.43MPa。采用PET/PVDF复合膜也可提升强度,且具有较高力学性能,最高力学拉伸强度达到34.85MPa。论文提出采用PI/PVDF/PI(聚酰亚胺)三明治结构纳米纤维膜作为可实现自闭功能的高安全性隔膜。研究结果显示,电纺纳米纤维膜180℃下热缩率小于3%,表现出高热稳定性以及低热缩率。将其应用于锂离子电池,经100循环后,电池依旧保持初始放电容量的97.1%。同时中间PVDF纳米纤维膜在高温下能有效切断电池大部分电流,提高电池安全性。
【作者】邱小椿；
【导师】孙道恒；吴德志；
【作者基本信息】厦门大学，机械电子工程，2014，硕士
【关键词】锂离子电池；隔膜；电纺纳米纤维；聚偏氟乙烯；聚酰亚胺；

【参考文献】
[1]马莉坤.河北省本科体育教育专业教学质量保障体系现状研究[D].河北师范大学,体育教学,2012,硕士.
[2]汪洋,吕晓龙,武春瑞,高启君,张如意.高强度聚偏氟乙烯纤维的熔融纺丝法制备[J].纺织学报.
[3]许镇琳,吴忠,王秀芝,江伟.无刷直流伺服电机换向最优控制[J].自动化学报,1996,04:428-435.
[4]陈兴.AA公司物资供应流程优化研究[D].云南大学,工商管理,2012,硕士.
[5]何清.机器学习与文本挖掘若干算法研究[D].中国科学院研究生院（计算技术研究所）,2002.
[6]盛四清,范林涛,李兴,檀晓林.基于帕累托最优的配电网多目标规划[J].电力系统自动化,2014,15:51-57.
[7]邱佳慧,陶成,刘留,谈振辉.U型槽无线信道多径传播特性测量与建模方法的研究[J].铁道学报,2014,01:40-48.
[8]汪祖民.《海洋测绘》——测绘科技百花园中的一朵奇葩[J].海洋测绘.2007(05)
[9]陈志刚.肾上腺髓质素抑制剂ADM_(22-52)对高糖诱导人视网膜毛细血管内皮细胞作用的研究[D].苏州大学,眼科学,2014,硕士.
[10]左文武.楼板对混凝土框架结构抗连续性倒塌性能的影响[D].兰州理工大学,建筑与土木工程,2014,硕士.
[11]高智洁.英语为母语的汉语学习者“是……的”句式的偏误分析研究[D].华中师范大学,汉语国际教育,2013,硕士.
[12]周旺.图里翻译规范理论视角下张谷若《无名的裘德》汉译本研究[D].宁波大学,英语语言文学,2014,硕士.
[13]尹永强,胡建斌,邓明军.植物叶片抗氧化系统及其对逆境胁迫的响应研究进展[J].中国农学通报,2007,01:105-110.
[14]李秀媛,刘西平,HangDUONG,RogerKJELGREN.美国海滨桤木和薄叶桤木水分生理特性的比较[J].植物生态学报,2011,01:73-81.
[15]刘超.我国体育明星文化分析[D].天津体育学院,体育人文社会学,2014,硕士.
[16]李宏毅,施正荣.太阳能光伏发电技术(18)[J].建筑创作.2005(08)
[17]付兆欣.论电视真人秀节目的社会文化价值[D].南京师范大学,广播电视艺术学,2012,硕士.
[18]秦翔龙.新媒体视域下诈骗犯罪研究[D].安徽大学,刑法学,2014,硕士.
[19]曹立.基于城市信息化的市民卡信息系统框架设计与研究[D].浙江大学,计算机软件与理论,2004,硕士.
[20]徐艳玲.Pax5基因在急性淋巴细胞白血病中突变、缺失的相关研究[D].华中科技大学,内科血液学,2013,硕士.
[21]刘璐.移动终端体验对顾客购买意愿的影响研究[D].南京邮电大学,企业管理,2013,硕士.
[22]华惊宇,郑志龙,周凯,仲国民,江斌.NLOS无线环境中运用最优化原理的定位算法[J].浙江工业大学学报,2014,01:93-98.
[23]周姗姗.职务犯罪侦查权的外部监督与制约机制研究[D].苏州大学,法律（专业学位）,2013,硕士.
[24]聂长庚,张云.发动机监测与控制技术发展的点滴信息(第18届国际内燃机会议论文综合介绍之七)[J].柴油机.1991(04)
[25]彭丽娟.榕树叶多酚提取、纯化及功能学活性的研究[D].福建农林大学,食品加工与安全,2012,硕士.
[26]张彦彦.撑起一片湛蓝的天空[D].东北师范大学,中国现当代文学,2012,硕士.
[27]王清丽.资源三号遥感数据在基础地理信息数据生产的应用研究[D].西安科技大学,测绘工程,2014,硕士.
[28]谭力源.90后大学生价值观现状及教育对策研究[D].西南大学,思想政治教育,2012,硕士.
[29]赵凯.膨胀尾管悬挂器力学仿真及实验研究[D].中国地质大学（北京）,机械工程,2013,硕士.
[30]郭富.用于印刷电子技术的纳米铜墨水及其复合材料的制备[D].天津理工大学,2014.
[31]赵军.危机处境中的挣扎与反抗[D].首都师范大学,课程与教学论,2014,硕士.
[32]李平,王树青,王骥程.过阻尼过程的预测控制及其在工业热处理炉上的应用[J].自动化学报,1997,03:96-100.
[33]王佩朝.种子悬浮聚合制备互穿网络结构复合物的研究[D].河北工业大学,高分子化学与物理,2013,硕士.
[34]席芳.非双倍测度下强奇异Calderón-Zgymund算子的有界性[D].青岛大学,应用数学,2013,硕士.
[35]马莎莎.三乙烯四胺—壳聚糖—聚砜复合膜对CO_2/N_2分离性能的研究[D].南京大学,环境工程,2013,硕士.
[36]石共文.信息管理的伦理向度[D].中南大学,伦理学,2014,博士.
[37]韩翼祥,沈楼.大学生网络参与的主体性危机与道德提升[J].浙江工业大学学报(社会科学版),2014,04:411-416.
[38]杨博.A Study on Museum Text Sight Translation from the Perspective of the Skopos Theory[D].西安外国语大学,MTI翻译,2014,硕士.
[39]韩珣.聚偏氟乙烯中空纤维膜表面改性研究[D].天津工业大学,材料学,2004,硕士.
[40]徐伟红.我国保健食品行业发展及监管现状、问题和对策研究[D].山东大学,制药工程（专业学位）,2013,硕士.
[41]张喆.基于神经元种群动力学的癫痫患者默认网络研究[D].兰州理工大学,信号与信息处理,2013,硕士.
[42]殷子为.中国苔蚁甲族的分类学及属级系统发育研究[D].华东师范大学,动物学,2014,博士.
[43]王倞婧.信托制度在民法典中的地位研究[D].扬州大学,民商法学,2011,硕士.
[44]苏德莫日根.草原生态补偿法律制度的构建[D].内蒙古大学,法律,2013,硕士.
[45]宋虹汛.十四种重大疾病医疗保险住院费用分析与测算[D].华中科技大学,社会医学与卫生事业管理,2013,硕士.
[46]杨明玮.基于FGS的拥塞控制机制的研究[D].合肥工业大学,计算机软件与理论,2004,硕士.
[47]鲁志荣.征婚启事语言特色、价值取向及社会心理考察[D].华中师范大学,应用语言学,2003,硕士.
[48]严德成.加工贸易与一般贸易对浙江和广东经济增长作用的比较研究[D].浙江工业大学,2005.
[49]王峻.中等职业技术学校文科类学生口语交际能力培养探究[D].华东师范大学,教育,2002,硕士.
[50]汤欲涛.基于SOPC的人脸检测系统的设计[D].吉林大学,电路与系统,2014,硕士.