溶膠-凝膠技術(SiO-,2-Gel)改性聚烯烴隔膜的研究.pdf

1、聚烯烴纖維具有機械性能好、耐酸堿腐蝕性好、抗氧化等優(yōu)點，同時具有吸液性差和熱收縮性強等缺點，是目前鋰電池隔膜等應用領域改性研究的熱點。
　　 論文通過正交實驗分析了影響溶膠穩(wěn)定性的各種因素，并制備出相對穩(wěn)定的氧化硅溶膠。實驗發(fā)現(xiàn)，影響氧化硅溶膠穩(wěn)定性因素權重大小為溫度>乙醇>水>H+、DMF，優(yōu)化因素后權重大小為乙醇>水>溫度，利用最佳因素水平搭配制得溶膠可穩(wěn)定存放35天。粒徑分析發(fā)現(xiàn)，影響溶膠穩(wěn)定性的關鍵是溶膠顆粒大小及分布狀

2、況。穩(wěn)定性溶膠制的的干凝膠經(jīng)計算得孔隙率為89.3%，為優(yōu)良的多孔材料。
　　 論文在掃描電鏡和紅外光譜分析的基礎上，提出了四種關于氧化硅凝膠和纖維結合的理論模式:機械連接理論、化學鍵理論、擴散理論和次價力理論。
　　 凝膠改性聚烯烴隔膜在力學上發(fā)現(xiàn):平均斷裂強力由103.6N提高到106.3N，其分布更為集中；平均斷裂伸長率由23.6%減小到21.2%，表明柔性下降，且分布也趨于集中。厚度測試表明隔膜經(jīng)溶膠工藝后由0.

3、189mm下降到0.185mm。透光率和孔隙率實驗表明氧化硅凝膠涂層使得隔膜的大孔隙數(shù)量減少，小孔隙含量增多，孔隙率有所降低。原子力顯微鏡(AFM)力-距離曲線反映了纖維表面的模量有所提高，與斷裂伸長率的測試結果相一致。X射線衍射(XRD)測試結果表明，無定形的氧化硅凝膠涂層使得聚烯烴結晶峰強度大大下降，并且向右偏移，且各峰偏移量不同，復合體表面結晶度下降意味著隔膜熱收縮也會隨之降低。
　　 論文重點研究了凝膠涂層對聚烯烴隔膜熱

4、性能的影響。燃燒現(xiàn)象的差異導致凝膠涂層與纖維結合的表征研究，掃描電鏡(SEM)圖片顯示凝膠涂層在光滑或有凹坑纖維表面形成一層薄膜或顆粒層，在纖維之間也充滿塊狀凝膠；AFM圖片顯示凝膠顆粒堆集于纖維表面，對纖維表面的凹痕起到填平作用，使得不同纖維表面形貌趨于一致；紅外光譜分析，凝膠涂層聚烯烴隔膜同時含有聚丙烯及聚乙烯的紅外吸收峰，也含有氧化硅紅外吸收峰，化學上證實了兩者的結合；差熱掃描量熱(DSC)測試在125℃和160℃附近出現(xiàn)吸熱峰，

5、證實了隔膜中聚乙烯和聚丙烯的存在，而凝膠涂層聚烯烴隔膜的熱焓值相對原隔膜在各吸收峰處分別提高171.8%、155.0%和142.4%，表明凝膠的加入使得隔膜吸熱量增多，提高了隔膜的熱安全性能。
　　 電化學性能測試表明，凝膠涂層使得隔膜的吸液速率和保液率都相對提高，隔膜的充放電循環(huán)次數(shù)120h內相對增加2次，隔膜的充放電效率也有所提升，放電容量相對更為集中且穩(wěn)定，證實凝膠涂層在提高隔膜機械性能的同時，也優(yōu)化了其電化學性能。