鋰離子電池用陶瓷改性研究范文

本站小編為你精心準備了鋰離子電池用陶瓷改性研究參考范文，愿這些范文能點燃您思維的火花，激發您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

《信息記錄材料雜志》2015年第二期

1實驗

1.1試劑氧化鋁，浙江超微細化工有限公司；鹽酸,天津翔宇化工工貿有限公司；氫氧化鈉，天津福晨化學試劑廠；等。

1.2實驗方法

涂布液的配制（1）陶瓷分散液的制備用電子天平稱取一定量的水，加入一定量的氧化鋁超細粉體，用實驗室用熔化裝置（六孔水浴）攪拌浸潤，加入一定量的分散劑，之后用砂磨機砂磨一段時間，得到陶瓷分散液。（2）陶瓷涂布液的制備將陶瓷分散液與粘合劑混合攪拌一段時間，得到陶瓷涂布液。（3）陶瓷涂布液的涂覆將制備好的陶瓷涂布液涂覆于基膜上。

2結果與討論

2.1陶瓷涂覆改性前后對電解液親液性的影響測試電解液與陶瓷涂覆改性前后隔膜的接觸角，并通過滴下瞬間的照片對比觀察涂覆改性前后隔膜對電解液的親和性，見表2和圖1。由表2和圖1可以看出陶瓷改性隔膜對電解液的親和性明顯優于基膜，這是由于基膜為聚烯烴類聚合物多微孔膜，由于聚烯烴大分子鏈的存在，使隔膜的表面具有低的表面能，因此對電解液親和性較差。而陶瓷涂層的主要成分為超細氧化鋁，其具有較大的比表面積，而且陶瓷之間存在孔洞，有利于與電解液之間的親和，能增加隔膜與電解液的接觸面，與電解液的親和性良好。為試驗陶瓷改性前后的隔膜對電解液的吸收速度，我們采用同樣的電解液，同時滴到基膜和陶瓷改性隔膜上，拍攝不同時間的照片如圖2所示。從圖2可以看出，電解液滴在不同隔膜表面后，在陶瓷改性隔膜上快速擴散、吸收，而在基膜上擴散速度緩慢。說明陶瓷改性隔膜對電解液的吸收速度明顯高于基膜，這將有利于后期組裝電池過程中，提高電解液的注液速度，提高注液效率。

2.2不同氧化鋁對陶瓷改性隔膜性能的影響分別采用3種鋰電池隔膜專用氧化鋁進行了試驗，采用同樣的條件進行了涂覆，測試結果如表3所示。從表3可以看出與基膜相比陶瓷改性隔膜的拉伸強度和斷裂伸長稍低，沒有發生大的變化，這是由于起機械支撐作用的是主要是基膜，涂覆陶瓷后，隔膜的最大拉斷力不變，而厚度有所增加，因而拉伸強度會有所降低。從表3還可以看出不同廠家的氧化鋁對涂層的物化性能和耐熱性影響不大。這可能是因為透氣性主要由陶瓷分散液的平均粒徑和粒度分布決定，耐熱性和力學性能主要與氧化鋁本身性質決定和粘合劑的選擇有關。不同廠家氧化鋁的差別主要是原始粒度分布、純度，經過研磨工藝研究試驗，不同廠家氧化鋁的粒度分布都能達到目標的粒度范圍，最終涂布液的粒度分布相當。而氧化鋁的純度主要影響涂層的電化學性能，對耐熱性影響不大。

2.3不同涂層厚度對陶瓷改性隔膜性能的影響為了確定基膜厚度與涂層厚度的匹配性，進行了不同涂層厚度對涂層耐熱性的影響實驗，結果見表4和圖3。實驗結果表明，采用20μm基膜時，當陶瓷涂層厚度達到4μm時，隔膜的熱收縮性能明顯改善。主要原因是：如果涂層過薄，在受熱時，陶瓷涂層不能夠起到阻止PE基膜收縮的作用，故收縮率改善不明顯。如果涂層過厚，則導致成本增加，因此，當采用20μm基膜時，涂層厚度最優控制在4~5μm，即涂層厚度為基材厚度的0.2~0.25倍為最優。從表4還可以看出，隨著涂層厚度的增加，陶瓷改性隔膜的透氣性變化不大。透氣性與組裝電池后的離子電導率成正比，而離子電導率決定了電池的內阻和倍率性能，這說明陶瓷改性隔膜隨著涂層厚度增加對電池的內阻影響不大。

2.4雙面涂覆與單面涂覆對陶瓷改性隔膜性能的影響采用同樣的基膜，同樣的涂布液，進行了不同厚度的單雙面涂覆試驗，結果如表5所示。從表5和圖4可以看出：采用同樣基膜，雖然單面涂覆總涂層厚度25.7μm大于雙面總涂層厚度24μm，但雙面涂覆隔膜的熱收縮明顯優于單面涂覆隔膜。這是由于單面涂覆時，基膜雙面受力不一致，受熱時容易卷曲變形。而雙面涂覆時，基膜兩面都有陶瓷涂層的剛性支撐。

3結論

（1）陶瓷涂覆改性隔膜對電解液的親和性和吸收電解液的速度明顯優于基膜；（2）不同氧化鋁對涂層的物化性能影響不大；（3）陶瓷涂層厚度為基材厚度的0.2~0.25，陶瓷改性隔膜的耐熱性最優；（4）同樣涂層厚度，雙面涂覆隔膜耐熱收縮性能優于單面涂覆隔膜。

作者：陳彤紅魯若娜梁立華趙義麗單位：中國樂凱集團有限公司研究院昆山樂凱錦富光電科技有限公司