纤维素基锂离子电池隔膜的制备及其性能研究

来源 :东华理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:chenghao131
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
锂离子电池具有能量密度高、库伦效率好、循环寿命长等优点,在当前能源存储与转化设备中得到了广泛的应用。隔膜是锂离子电池中的关键部件之一,商用的锂离子电池隔膜主要以聚烯烃材料为主,拥有较高的电化学稳定性和机械强度。然而,聚烯烃材料对电解液浸润性和热稳定性的不足,严重地制约了锂离子电池的电化学及安全性能的提升。纤维素价格低廉、来源广泛,对电解液具有良好的亲和性、且具有较好的热稳定性。因此,纤维素是一种可替代聚烯烃材料用于锂离子电池隔膜的绿色环保材料。基于此,利用纤维素制备出新型的锂离子电池隔膜来提升电池安全和电化学性能,具有重要的研究价值。本文主要以木浆(Wood pulp,WP)为原料,将其湿法球磨得到木浆纳米纤维素(WPC)分散液为基材,通过冷冻干燥或溶剂浇铸法构建具有不同结构的木浆纤维素基锂离子电池功能隔膜,并研究其相关的电化学性能。主要研究结果如下:(1)使用冷冻干燥的方法便捷的将WPC分散液制备成多孔隔膜(Freeze-dried cellulose,FDC)。FDC隔膜具有优异耐热性,温度高达200℃时,FDC隔膜仍未发生变形;FDC隔膜孔隙率高,吸液率能达到189.2%,显示了优异的电解液浸润性。电化学测试显示:在0.2 C倍率下,FDC隔膜的首圈放电比容量高达162.5 m Ah/g;在1 C倍率下,200圈充放电循环后的放电比容量仍高出商用隔膜~10 m Ah/g。说明FDC隔膜的低倍率和循环性能均优于商用的Celgard 2400(PP)隔膜,尤其是在低倍率下表现更佳。此外,FDC隔膜表现较好的抑制锂枝晶的能力。(2)通过溶剂浇铸法将WPC与纳米SiO2制备成SiO2/WPC复合隔膜。无机纳米SiO2表面具有丰富的含氧官能团,可进一步提升WPC的热稳定性、浸润性和吸液率。当SiO2/WPC复合隔膜中SiO2含量达50 wt%(该隔膜记为SiO2/WP-50)时,孔隙率和吸液率最大,分别为78%和147%,存在大量均匀分布的微孔结构。电化学性能显示:SiO2/WPC-50隔膜的循环和倍率性能均优于商业膜PP。其中,SiO2/WPC-50隔膜在0.2 C倍率下的首圈放电比容量为151.2 m Ah/g,库伦效率为91.9%;SiO2/WPC-50隔膜在1 C倍率下循环100圈仍有137.6 m Ah/g的放电比容量。此外,SiO2/WPC隔膜也表现出优异的抑制锂枝晶的能力。(3)通过溶剂浇铸法将WPC与阻燃剂(PAMA)复合,制备成具有阻燃特性的锂离子电池隔膜。当PAMA的质量比仅20 wt%时,PAMA/WPC复合隔膜即有明显的阻燃效果。为提升PAMA在WPC中的分散性,加入SiO2作为分散剂,制备成PAMA/SiO2/WPC(质量比为2:2:6)木浆纤维素基阻燃电池隔膜(记作PSC)。PSC隔膜与电解液的接触角为0°,吸液率高达112.5%,显示了优异的电解液浸润性。此外,PSC赋予隔膜显著的阻燃和高热稳定特性。电化学性能显示:PSC隔膜相比商用隔膜具有更加优异的循环和倍率性能,且可较好地抑制锂枝晶的生成。
其他文献
现代管理会计设置内部激励和业绩评价系统,意在减少企业矛盾,实现企业目标和员工利益的一致性。自激励理论问世以来,各国学者从各种角度研究分析了激励对企业员工的作用。以支付薪金为主的货币性薪酬激励对激发员工的工作热情和增加员工对企业的认同感是有效的,对激发企业员工热情和智慧具有重要意义。而在员工的需求多样化的今天,仅仅用薪酬难以满足不同员工的不同诉求,由此非货币性薪酬激励显得格外重要。本研究的重点是帮助
从利用卫星获取遥感影像到小型无人机采集影像数据,影像的获取方式变得越来越多样化,城镇三维建模技术也日益成熟,但传统的建模技术广泛存在效率低、成本高、并且模型的真实性差、精度低等问题,无法高效地进行大规模城镇三维模型重建。倾斜摄影测量技术可以利用无人机等飞行载体组合传感器进行多维度测量,从而获取大量地物的影像信息,为高效率生产大区域三维模型提供了一种新的思路。本文以倾斜摄影测量技术作为研究对象,研究
随着城市的快速发展,城市化进程使得地表组成要素发生巨大改变,加上全球气候变暖,因而伴生的城市生态问题日益显著,其中热环境问题越发严峻。城市热环境的变化,与土地利用/覆被类型、地表景观有着不可忽视的关系。系统地研究城市地表要素的时空变化及其与热环境的关系,对城市健康发展、生态环境建设有着重要意义。本文基于RS和GIS技术,并结合景观生态学思想,以南昌市为研究区域,选用2000、2005、2011和2
随着江西省经济的发展,工业化进程的加剧,自然环境也受到更大程度的改变与破坏,其中水土流失已成为一个日益严重和迫在眉睫的问题,而治理水土流失的第一步也是重要的步骤就是对水土流失进行实时监测。然而,因水土流失面积大、波及范围广,传统的监测技术难以全面而清晰的监测水土流失情况,且对监测数据的管理与分析又较为落后。因此急需建立一个基于现代信息化技术的水土流失监测平台以应对日益严重的水土流失现状。鉴于此,本
垂直轴风力机因其自身具备的万向受风、噪音低、安装维护成本低、重心低等优势获得了越来越多的关注,但是相对较低的风能转化率使其并没有如水平轴风力机一样被广泛应用。风轮气动性能优化和新型翼型设计是提高风机风能转换效率的有效手段,本文针对这一问题,建立了基于模拟退火算法的翼型优化模型、风机气动性能理论分析模型、基于改进型粒子群算法的风轮参数优化模型,并结合提出的优化算法完成了垂直轴风力机参数智能优化系统的
龙川江盆地位于滇西腾冲微板块上,是目前中国西南地区具有较大找矿潜力的新生代盆地。到目前为止,龙川江盆地已经发现了几个中—小型砂岩铀矿床,如381、382、384、50、506号矿床等。但由于盆地地处偏远,靠近国境线,而且地形地貌复杂,总体上勘探程度相对较低。近年来,随着中国西南地区砂岩型铀矿勘查的推进,盆地找矿工作有了一定的投入,盆地砂岩型铀矿成矿条件的研究也在不断深化。本论文通过系统收集整理资料
区域环境辐射监测中,以核设备为探测节点实行分布式部署是主要途径。这些设备系统彼此独立,硬件平台、操作系统及数据存储平台各不相同,数据多源、异构特征明显,设备信息统一管理困难,尤其是在管理用于定性与定量分析的核数据方面。将异构数据集成技术应用于核信息处理领域,提出一种以中间件体系实现多源异构核数据应用系统解决方案,实现核数据高效透明共享。论文核心工作有:(1)针对核探测设备核数据没有现存大型服务器型
蒸汽凭借其无污染、成本低的优良特性,被长期作为石油化工等重工业的主要能源传输介质。蒸汽管网作为蒸汽运输设备,将蒸汽运输到各个用汽点。由于蒸汽管网的规模大,分布广等特点,且存在硬件设备老化故障的现实情况,导致管网运行状态难以辨识和控制;测量仪表数据通常表现出不完整,精度低,一致性差等。这些问题在能源管理、实时调度与优化控制等方面为企业管理带来巨大挑战,直接影响到企业的经济性与安全性。面对以上问题,本
沥青铀矿是各类铀矿床的主要矿石矿物,在中低温热液铀矿床和表生铀矿床中广泛分布。下庄铀矿田是我国典型的花岗岩型铀矿田,石角围矿床位于下庄铀矿田南部,铀矿体受硅化破碎带与辉绿岩脉联合控制,是下庄铀矿田内铀矿石品位最高、质量较好的富铀矿床,其成矿作用被学者们广泛关注。但目前仍存在成矿流体特征、铀成矿年代学、成矿地球动力学背景等方面的问题未能解决,制约了对铀矿床成矿机理的深入认识。沥青铀矿是粤北石角围花岗
水是人类生存的基本条件,是国家经济社会发展的重要物质基础。研究流域水质在人类活动干扰下的特性,可以为区域水环境治理提供强有力的科学依据。本文通过实地调查和统计年鉴数据统计等方法收集数据,构建大清河流流域的水质污染SWAT(Soil and Water Assessment Tool)模型,解析流域污染负荷时空分布特征和主要来源,并耦合排污系数法识别流域关键污染源区,为流域污染减排提出对策建议。具体