聚酰亞胺納米纖維膜的微交聯(lián)及其作為鋰離子電池隔膜的應(yīng)用研究.pdf

1、在環(huán)境問(wèn)題和能源短缺的當(dāng)今時(shí)代，鋰離子電池作為一種高效、高能且綠色環(huán)保的可充電電池，由于具有工作電壓高、比能量高、容量大、自放電小、循環(huán)性好、使用壽命長(zhǎng)、質(zhì)量輕、體積小等突出優(yōu)點(diǎn)，在新型電源技術(shù)中備受矚目。電池隔膜在鋰離子電池中用來(lái)隔開(kāi)電池正負(fù)極，給充放電過(guò)程時(shí)鋰離子的遷移提供通道，隔膜性能的優(yōu)劣直接影響著電池的性能和安全。目前，廣泛使用的傳統(tǒng)的鋰離子電池隔膜是聚烯烴微孔隔膜，其孔隙率、持液率、電解液浸潤(rùn)性以及熔融溫度較低，無(wú)法滿足高性

2、能安全鋰離子電池的使用，這嚴(yán)重限制了LIBs的發(fā)展。因此，開(kāi)發(fā)有高孔隙度和熱穩(wěn)定性以及對(duì)電解液良好的潤(rùn)濕性的新型隔膜被認(rèn)為對(duì)制造高性能充電鋰電池具有十分重要的意義。
　　聚酰亞胺材料(PI)因其獨(dú)特的芳雜環(huán)結(jié)構(gòu)，綜合性能十分優(yōu)異，具體有優(yōu)異的耐高低溫性等性能。將靜電紡纖維的小尺寸效應(yīng)與聚酰亞胺的高耐熱性能結(jié)合起來(lái)，PI納米纖維膜成為了一種有潛力的高容量，大倍率鋰離子電池用隔膜的材料。然而，目前由靜電紡絲法制備的聚酰亞胺纖維膜通常為

3、無(wú)紡結(jié)構(gòu)，纖維膜中纖維排列無(wú)序，體積蓬松，纖維之間只是物理搭接，并沒(méi)有很強(qiáng)的相互作用，所以納米纖維膜的機(jī)械性能較差，阻礙了PI納米纖維膜的進(jìn)一步發(fā)展。
　　本文提出了熔致交聯(lián)法、溶致交聯(lián)法來(lái)改善聚酰亞胺纖維膜力學(xué)性能和孔結(jié)構(gòu)，研究了不同體系的聚酰亞胺纖維膜通過(guò)熔致交聯(lián)法及溶致交聯(lián)法制備出具有交聯(lián)形貌的聚酰亞胺纖維膜。熔致交聯(lián)法是聚酰胺酸(PAA)納米纖維膜在完成熱酰亞胺化的同時(shí)，納米纖維之間產(chǎn)生熔接，制備出具有交聯(lián)結(jié)構(gòu)的PI納米纖

4、維膜。對(duì)于溶劑處理的PI交聯(lián)纖維膜，則是通過(guò)調(diào)節(jié)對(duì)聚酰胺酸纖維的預(yù)處理溫度和溶劑處理的時(shí)間來(lái)調(diào)節(jié)纖維膜微結(jié)構(gòu)。纖維膜微交聯(lián)的形成增加了纖維之間的相互作用力，改善了纖維之間松散搭接狀態(tài)以及開(kāi)放的孔結(jié)構(gòu)。這種交聯(lián)的程度隨最終熱處理溫度或者溶劑處理前預(yù)處理溫度可調(diào)，PI纖維膜的性能也發(fā)生相應(yīng)的變化，基本上是呈現(xiàn)交聯(lián)程度越高，孔隙率、吸液率隨之下降。然而PI纖維膜的拉伸強(qiáng)度最高可由原來(lái)的14.76MPa提高到了76.10MPa，且交聯(lián)結(jié)構(gòu)的形成