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随着信息时代的发展,电子产品已成为人类生活的必需品,各种用于制备电子及能源等材料的研究受到了广泛的关注。锂离子电池由于具有较高的能量密度和良好的循环寿命等优异的性能,已被广泛的应用于一些常用的移动设备和动力装置中。隔膜作为锂离子电池中的关键组件,其性能直接决定电池的循环寿命和安全性能。传统的电池隔膜存在电解质润湿性不足、热稳定性差的问题。为解决这一问题,本文通过层层自组装技术对其进行了改性。首先以硝酸溶液为胶溶剂,通过溶胶-凝胶法制备氧化铝胶体,还制备了麦麸纳米纤维素。然后,以这两种物质为涂层材料,以商业的聚乙烯电池隔膜(PE)为基膜,通过浸没的层层自组装法制备了纳米纤维素/Al2O3胶体/PE锂离子电池隔膜(简称NC/A-PE膜)。对所制备的电池隔膜的热稳定性、电解液润湿性和机械性能进行考察,研究影响NC/A-PE膜的因素。最后,通过SEM、FEI、AFM和FTIR对电池隔膜进行了表征,并对其成膜驱动力进行了初步探讨。利用真空等离子体方法对商业的PE基膜进行改性处理,得到带负电亲水性良好的PE基膜,并确定了最佳条件。通过溶胶-凝胶法制备出了蓝色透明状,粒径为58.6 nm,Zeta电位为61.8mV,稳定性良好的Al2O3溶胶。制备氧化铝溶胶的最佳条件为:氯化铝溶液的浓度为2 mol/L,PEG-400(分散剂)的用量为1%(v/v),沉淀温度为90℃,硝酸(胶溶剂)的用量为R=n(HNO3)/n(A1)=0.25。通过碱煮、漂白提取得到的麦麸纳米纤维素的平均粒径为438.2 nm,Zeta电位为-24.41 mV。在静电引力的驱动下,采用层层自组装技术将Al2O3颗粒及纳米纤维素成功的组装于PE基膜上,制得了 NC/A-PE膜。由AFM图像可知,该膜每层的厚度均一,为9.5～11.5 nm。工艺条件对电池隔膜的性质是有影响的,其中组装层数是影响电池隔膜性质的重要因素。当组装层数为20层时,在160℃的条件下,电池隔膜的热收缩率为66.08%,明显低于PE膜的(97.67%)。同时,组装20层后电池隔膜的吸液率达到80.47%明显高于普通的PE膜的吸液率41.23%。组装20层电池隔膜的拉伸强度下降了 6.3%(126.0148MPa,符合国家标准≥110 MPa),但杨氏模量提高了 102.8%,有利于在电池隔膜组装的过程中抵抗形变。综上所述,本文制备的NC/A-PE膜具有优异的热稳定性和电解液润湿性,对于防止电池的内短路及提高电池的循环寿命具有重要的作用。其拉伸强度符合国家要求,杨氏模量得到显著的提高。同时,浸没的层层自组装法,设备简单、操作容易、成本低,可以广泛地应用于电池隔膜的制备,为电池隔膜的制备提供了新的思路。