鋰離子電池因具有能量密度高,循環壽命長,無記憶效應以及能實現快速充放電等優點,成為近年來新型電源技術研究的熱點,特別在高能量和高功率領域備受關注。作為鋰離子電池的核心材料之一,隔膜的主要功能是使電池的正、負極分隔開,同時阻止電子的通過。隔膜性能的優劣直接影響著電池內阻,放電容量,使用壽命及其安全性能。
為實現鋰離子電池安全性、大功率充放電性能的突破,朱寶庫教授課題組在863計劃、國家自然科學基金等課題支持下,采用以多孔骨架膜作支撐體(特別是PVDF基隔膜)、聚醚為凝膠基質主要組分,建立了構建高性能支撐膜及凝膠聚合物電解質的解決方案,并圍繞該方案展開了系統性的研究,提出了并制備、驗證了“活性”隔膜的概念。其中,采用聚(甲基丙烯酸甲酯-co-聚乙二醇甲基丙烯酸酯)(P(MMA-co-PEGMA))、含氟共聚物聚(甲基丙烯酸六氟丁酯-co-聚乙二醇甲基丙烯酸酯)P(HFBMA-co-PEGMA)、聚醚側鏈型硅氧烷(PDMS-g-(PPO-PEO))等多種改性劑,通過典型的相轉化法(NIPS或TIPS)制備了含不同改性劑的PVDF基“活性”骨架膜,發現了各改性劑在“活性”骨架膜的表面富集行為以及在膜內的分子鏈聚集結構,研究了不同化學組成對“活性”骨架膜結構和結晶性能的影響,并對活化后形成的凝膠電解質體系的離子電導率、電解液的穩定化機理、電化學窗口及組裝成電池后的循環性能進行了考察。研究發現,PVDF基“活性”隔膜表現出高離子電導率和保液率,組裝而成的鋰離子電池也具有良好的充放電容量。目前,研究成果已在Electrochimica Acta、Polymer等國內外期刊發表文章20余篇(Journal of Membrane Science,2011,379:397-402; Electrochimica Acta,2014,115:317-325; RSC Advances, 2014,4:33713-33719; Electrochimica Acta,2014,116:413-420等),同時,與企業合作開始了有關成果應用技術的研發工作。
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