同轴静电共喷纺及其在锂离子电池复合隔膜改性中的应用

文中介绍了一种制备纳米复合膜的方法——同轴静电共喷纺。首先组装了由外喷嘴和内喷嘴构成的同轴共喷纺装置,将静电纺丝与静电喷涂结合起来,利用该技术制备纳米纤维/颗粒复合膜。将聚偏氟乙烯(PVDF)/SiO_(2)溶于N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中,从外喷口制备颗粒;PVDF溶于DMF和丙酮混合物中,从内喷口制备纤维,成功制备了同时含颗粒和纤维的PVDF&PVDF/SiO_(2)复合膜,复合膜中颗粒的平均粒径为2.01μm,纤维平均直径为0.43μm。然后将PVDF&PVDF/SiO_(2)复合膜原位涂覆在商用超高分子量聚乙烯(UHMWPE)隔膜上,从而制备了一种新型锂离子电池复合隔膜。测试结果表明,该复合隔膜的孔隙率为85.96%,比UHMWPE基材膜的37.85%有明显的提高,纵向收缩率由7.28%降低到5.26%,复合隔膜接触角由48.55°降低到14.93°。与未改性的商用隔膜相比,同轴静电共喷纺制备的复合隔膜首次充放电比容量由107.8 mAh/g提高到122.4 mAh/g,经50次循环后,仍具有良好的循环稳定性。

静电喷涂法制备纳米二氧化硅/超高分子量聚乙烯锂离子电池复合隔膜

针对SiO2在有机溶剂中易团聚、静电喷涂过程中易堵塞喷头的缺点,通过使用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)与SiO2络合进行接枝改性,对上述改性后的SiO2溶液进行静电喷涂成功得到纳米级别的SiO2颗粒,用上述方法将纳米SiO2静电喷涂到超高分子量聚乙烯(UHWMPE)隔膜上成功制备了锂电池复合隔膜。测试结果表明,复合隔膜的收缩率由7.28%减小到1.32%,孔隙率由37.85%增加到61.15%,其首次充放电比容量从107.9mAh/g提升至130.6mAh/g,增加了21%,经过50次循环测试,放电比容量能保持在91.48%。