電紡PVDF-PEI復(fù)合纖維薄膜的制備與性能研究.pdf

1、鋰離子電池具有無記憶效應(yīng)、能量密度高、工作電壓高、使用壽命長及綠色環(huán)保無污染等優(yōu)點(diǎn)，成為各類電子產(chǎn)品的主力電源。新能源汽車的逐漸普及，為鋰離子電池提供了廣闊的發(fā)展空間，同時也對其提出了更高的要求，隔膜成為制約其快速發(fā)展的瓶頸。靜電紡絲作為一種最為簡便的納米纖維制備方法，得到了廣泛的研究，通過這種方法制備的納米纖維薄膜具有比表面積大、孔隙率高、孔徑較小等優(yōu)點(diǎn)，由于原料的可選性較大，且具有吸液率大，孔徑適宜的優(yōu)勢，靜電紡絲薄膜在鋰離子電池隔

2、膜上的應(yīng)用得到了廣泛的研究。
　　本文采用靜電紡絲方法以制備聚偏氟乙烯(PVDF)與聚醚酰亞胺(PEI)復(fù)合纖維薄膜，探討了二元混合溶劑 N,N-二甲基甲酰胺(DMF)與四氫呋喃(THF)不同配比、二元混合溶質(zhì) PVDF與 PEI不同配比、不同后處理溫度對靜電紡PVDF/PEI復(fù)合納米纖維薄膜性能的影響。采用掃描電子顯微鏡(SEM)、傅里葉紅外光譜(FTIR)、X射線衍射譜(XRD)、差示掃描量熱法(DSC)、熱失重法(TG)、線

3、性掃描伏安法(LSV)、交流阻抗法(EIS)等表征手段對纖維膜的形貌、結(jié)構(gòu)、結(jié)晶度、電化學(xué)穩(wěn)定窗口、離子電導(dǎo)率等性能進(jìn)行了測試。結(jié)果表明：保持二元混合溶質(zhì)PVDF與PEI質(zhì)量比為8/2不變，增大二元混合溶劑中THF所占的比例，PVDF/PEI復(fù)合纖維直徑不斷增大。通過SEM、LSV等表征和測試手段，最終確定了當(dāng)二元溶劑 DMF與 THF質(zhì)量比為8/2時，靜電紡 PVDF/PEI復(fù)合纖維薄膜具有最佳的性能。其力學(xué)性能最好且拉伸強(qiáng)度和斷裂伸

4、長率分別高達(dá)4.7567 MPa、22.4663％。薄膜的鐵電性能測試數(shù)據(jù)表明溶劑比 m(DMF)/m(THF)=8/2時，靜電紡PVDF/PEI復(fù)合纖維薄膜剩余極化強(qiáng)度最高達(dá)0.0015μC/cm2。在室溫條件下，靜電紡PVDF/PEI復(fù)合纖維薄膜電化學(xué)穩(wěn)定窗口和離子電導(dǎo)率分別高達(dá)4.4 V、4.56×10-3 S/cm。
　　在二元混合溶劑DMF與THF質(zhì)量比為8/2不變的前提下，隨著二元混合溶質(zhì)中PEI所占比例的增大，靜電紡

5、PVDF/PEI復(fù)合纖維的直徑增大。且靜電紡PVDF/PEI復(fù)合纖維薄膜表現(xiàn)出了良好的熱穩(wěn)定性和較好的尺寸穩(wěn)定性。當(dāng)二元混合溶質(zhì)PVDF與PEI質(zhì)量比為6/4時，靜電紡PVDF/PEI復(fù)合纖維薄膜綜合性能最優(yōu)，其拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率高達(dá)6.239 MPa、33.202%，吸液率達(dá)542.31%。室溫離子電導(dǎo)率高達(dá)5.1×10-3 S/cm，電化學(xué)穩(wěn)定窗口為4.59 V。
　　在二元混合溶質(zhì)和二元混合溶劑質(zhì)量比不變的情況下，當(dāng)薄膜后