锂离子电池主要应用于移动设备、电动或混合电动汽车以及储能系统,是人们生活中便捷移动设备的理想电源。隔膜在锂离子电池中,主要起着阻隔正负极防止短路的作用,为锂离子传输提供了一条通路,与电池容量和安全性能密切相关
[1]目前商用锂离子电池隔膜以聚烯烃为主,材料本身的疏水性和结构导致孔隙率低,导致电池电化学性能低,热稳定性差,高温安全性差。为了解决商用隔膜面临的电解质润湿性差和热稳定性差这两个主要问题,一些专家进行了大量的尝试。从材料选择、制备方法、结构控制和表面改性等方向,选择聚醚醚酮材料制备了一系列具有优异孔结构和耐高温性能的多孔隔膜和复合隔膜。聚醚醚酮具有良好的力学性能、优异的热稳定性和稳定的电化学性能。由于其优异的耐溶剂性,只能溶解在浓硫酸和甲磺酸中,所以关于聚醚醚酮锂离子电池隔膜的报道很少。首先,采用蒸汽诱导相分离法制备了不同孔结构的聚醚醚酮膜,并系统研究了铸膜液溶剂中浓硫酸含量的影响。随着水杨酸含量的降低,混合溶剂的溶解度和水蒸气吸收率降低,有利于固液分离和结晶。当SA/MSA的比例从15/75变为0/90(wt。%/wt。%),聚醚醚酮膜的孔隙率、孔径、电解质吸收率和电导率先增大后减小,结晶度随着水杨酸含量的降低而线性增加。当水杨酸与多磺酸粘多糖的比例为8/82时,膜的结构较好。聚醚醚酮膜的电解质吸收率比聚丙烯膜高5倍以上。此外,聚醚醚酮膜的孔隙率和电导率优于市售膜。聚醚醚酮膜具有很高的热稳定性,即使在200下也没有明显的尺寸收缩。为了进一步探索隔膜孔结构对电池性能的影响,分别采用非溶剂诱导相分离法和蒸汽诱导相分离法制备了指状孔结构聚醚醚酮隔膜、传统海绵孔聚醚醚酮隔膜和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)成孔剂连接孔结构聚醚醚酮隔膜。通过扫描电镜、孔隙率、电解质吸收率、电池循环性能和倍率性能测试分析,得出含聚乙烯吡咯烷酮的聚醚醚酮膜具有非常紧密的孔结构,提高了膜的孔隙率,极性聚合物聚乙烯吡咯烷酮的加入提高了聚醚醚酮膜的电解质润湿性。发现用该隔膜制备的电池充放电容量明显提高。
[2]针对市售膜热稳定性和电解质润湿性差的缺点,通过在市售PP膜表面包覆聚醚醚酮/聚乙烯吡咯烷酮聚合物,获得了耐热性、电解质润湿性和界面相容性优异的聚醚醚酮/聚丙烯双层复合锂离子电池膜,提高了市售PP膜的耐高温性、电解质润湿性和电池充放电容量。为了进一步提高商用膜片在高温下的尺寸稳定性,可以通过双面镀膜对商用PP膜片进行进一步改性。