鋰離子電池因具有能量密度高,循環(huán)壽命長(zhǎng),無(wú)記憶效應(yīng)以及能實(shí)現(xiàn)快速充放電等優(yōu)點(diǎn),成為近年來(lái)新型電源技術(shù)研究的熱點(diǎn),特別在高能量和高功率領(lǐng)域備受關(guān)注。作為鋰離子電池的核心材料之一,隔膜的主要功能是使電池的正、負(fù)極分隔開(kāi),同時(shí)阻止電子的通過(guò)。隔膜性能的優(yōu)劣直接影響著電池內(nèi)阻,放電容量,使用壽命及其安全性能。
為實(shí)現(xiàn)鋰離子電池安全性、大功率充放電性能的突破,朱寶庫(kù)教授課題組在863計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金等課題支持下,采用以多孔骨架膜作支撐體(特別是PVDF基隔膜)、聚醚為凝膠基質(zhì)主要組分,建立了構(gòu)建高性能支撐膜及凝膠聚合物電解質(zhì)的解決方案,并圍繞該方案展開(kāi)了系統(tǒng)性的研究,提出了并制備、驗(yàn)證了“活性”隔膜的概念。其中,采用聚(甲基丙烯酸甲酯-co-聚乙二醇甲基丙烯酸酯)(P(MMA-co-PEGMA))、含氟共聚物聚(甲基丙烯酸六氟丁酯-co-聚乙二醇甲基丙烯酸酯)P(HFBMA-co-PEGMA)、聚醚側(cè)鏈型硅氧烷(PDMS-g-(PPO-PEO))等多種改性劑,通過(guò)典型的相轉(zhuǎn)化法(NIPS或TIPS)制備了含不同改性劑的PVDF基“活性”骨架膜,發(fā)現(xiàn)了各改性劑在“活性”骨架膜的表面富集行為以及在膜內(nèi)的分子鏈聚集結(jié)構(gòu),研究了不同化學(xué)組成對(duì)“活性”骨架膜結(jié)構(gòu)和結(jié)晶性能的影響,并對(duì)活化后形成的凝膠電解質(zhì)體系的離子電導(dǎo)率、電解液的穩(wěn)定化機(jī)理、電化學(xué)窗口及組裝成電池后的循環(huán)性能進(jìn)行了考察。研究發(fā)現(xiàn),PVDF基“活性”隔膜表現(xiàn)出高離子電導(dǎo)率和保液率,組裝而成的鋰離子電池也具有良好的充放電容量。目前,研究成果已在Electrochimica Acta、Polymer等國(guó)內(nèi)外期刊發(fā)表文章20余篇(Journal of Membrane Science,2011,379:397-402; Electrochimica Acta,2014,115:317-325; RSC Advances, 2014,4:33713-33719; Electrochimica Acta,2014,116:413-420等),同時(shí),與企業(yè)合作開(kāi)始了有關(guān)成果應(yīng)用技術(shù)的研發(fā)工作。
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