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新型聚合物锂离子电池的研制

高飞  
【摘要】:随着电子设备的小型化和轻型化,要求与它所配的电池趋向于小型化、薄型化。聚合物锂离子电池符合了这一发展潮流。本工作的内容主要集中在聚合物锂离子电池隔膜的制造技术以及相关性质和机理的研究,对隔膜的选择、制备、工艺以及各组分的相互作用进行了大量的实验和讨论,研究的目的是发展聚合物锂离子电池的工业化生产,主要结论如下: 采用控制蒸发沉淀法(也叫干法)制备聚偏氟乙烯-六氟丙稀(PVDF-HFP膜)。干法制膜过程是利用溶剂与非溶剂的沸点差通过蒸发的方法制膜,而不需要将制得的薄膜浸入非溶剂中以除去溶剂,此优点在实际生产上极具价值。所制备的聚合物电解质隔膜解决了没有聚乙烯/聚丙烯复合隔膜所具有的热熔保护机制而产生的安全问题。通过在PP/PE/PP上涂敷PVDF可以在电池高温时隔膜孔自行关闭,从而使电池断路,以防止电池中的副反应导致的电池发热、爆炸等情况的发生,有效的保证电池的安全。 研究了增塑剂DMC、纳米材料SiO2对电解质的影响,实验发现在复合电解质的制备中,添加不同量的增塑剂和纳米材料可以使电解质的传导率大大提高,这是由于纳米SiO2在聚合物体系中与增塑剂的作用导致离子的流动性增大。探讨了复合电解质的传导机理,通过对电解质电导率的测定,结合XRD,SEM等测试结果表明,电解质在常温下主要显示液态电解质的特点,在较高温度下主要表现出聚合物基质链的蠕动对电导的贡献。 在反复实验的基础上确定了聚合物锂离子电池的制作工艺:配料、拉浆、碾压与极耳处理、制片、卷绕、热封、干燥、注液、真空封口、化成等,并且确定了每个步骤的工艺参数,同时对一些重点关键工序进行比较详细的说明。开发的新型聚合物锂离子电池不可逆容量损失低,循环寿命好,自放电小。达到了移动电话、掌上电脑、笔记本电脑等便携式设备对电池的性能要求。


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