环糊精改性聚丙烯膜及其在锂硫电池中的应用

以聚丙烯(PP)为基底膜,利用常温等离子体对其进行亲水性改性,环糊精作为分子筛涂层对其进行修饰,以其作为锂硫电池隔膜,可实现对多硫化物的有效阻碍,提高锂硫电池比容量及循环稳定性。对修饰隔膜的表观形貌、孔隙率、电解液亲和性、对多硫化物扩散的抑制效果,以及在锂硫电池中的电化学性能等进行了表征。结果显示,修饰隔膜的孔隙率达53.79%,高于商业隔膜58.02%。多硫化物扩散实验进一步表明,环糊精分子筛涂层修饰的隔膜可以有效抑制多硫化物的穿梭效应。改性隔膜在0.2C电流密度时,初始放电比容量达1275.89 mAh/g,200次循环后放电比容量达916.69mAh/g,显示出优异的电化学性能。

磁控溅射制备的陶瓷涂层SiO2/PP/AlF3隔膜对电池性能影响

本工作利用磁控溅射技术对PP隔膜两侧分别物理沉积了厚度为200 nm的SiO2和AlF3陶瓷颗粒层,成功制备了SiO2/PP/AlF3功能隔膜,有效避免了传统涂覆法带来的厚度增加和孔隙率降低的缺陷。一方面,SiO2和AlF3陶瓷颗粒均具有优异的力学性能和化学稳定性,能够有效提高聚烯烃(PP)隔膜的耐热性;另一方面,SiO2和AlF3都是极性化合物,能够协同提高隔膜对电解液的亲和性,提高了锂离子的电导率,降低电池内阻。此外,AlF3的强路易斯酸性和低表面能有效抑制电解液的分解和锂枝晶的生长,提高锂离子电池的电化学性能和安全使用性能。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱分析技术(EDS)、差示扫描热量仪(DSC)、X射线光电子能谱仪(XPS)、孔隙率、电解液亲和率以及电化学性能测试对改性隔膜进行表征。结果表明,磁控溅射技术对改性隔膜的厚度和孔隙率影响很小;采用SiO2/PP/AlF3隔膜的锂离子电池,在0.2 C下的初始放电比容量达到164.98 mA·h/g,50次循环后的比容量为154.87 mA·h/g,循环衰减率仅为0.12%;在5.0 C高电流密度下SiO2/PP/AlF3隔膜电池仍有102.07 mA·h/g放电比容量,循环性能、倍率性能明显优于传统的PP隔膜电池。SiO2/PP/AlF3功能隔膜的应用对高性能锂离子电池的研发具有积极意义。

纤维素纳米纤维膜的改性及其染料吸附性能

采用静电纺丝技术制备醋酸纤维素纳米纤维膜,用氢氧化锂水解后得到纤维素纳米纤维膜。通过3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵(CHPTAC)和一氯乙酸共同改性,制备了双性纤维素纳米纤维膜。利用紫外-可见分光光度计测试双性纤维素纳米纤维膜对茜素绿(AG25)和亚甲基蓝(MB)的吸附性能,并考察了溶液初始pH、温度、染料初始质量浓度对吸附量的影响。结果表明,双性纤维素纳米纤维膜对AG25和MB染料的最大吸附量分别达到240和128 mg/g,并且对两种染料在第4次循环使用时仍保持84.44%以上的吸附效率。同时,发现pH是影响双性纤维素纳米纤维膜对染料吸附性能的关键因素,在吸附没有达到饱和之前,染料吸附量随着染料质量浓度的增加而增加,而吸附效果对温度没有依赖性。