锂离子电池隔膜改性与电解液阻燃剂的合成及性能研究

摘要

众所周知，锂离子电池拥有许多显而易见的优点，比能量较高、电压较高、没有记忆效应、对环境友好以及寿命长都是其优点，这些优点使得锂离子电池广泛应用于我们的日常生活中。但在这几年中，世界各地都出现了很多因电池事故而造成的意外，造成这些事故的主要原因是有机溶剂泄漏、燃烧甚至发生爆炸，在这种情况下，聚合物复合电解质以其高安全性能的优势成为了锂离子电池的首选材料，近年来受到了大众的广泛关注，与我们常用的液态电解质相比，存在不易漏液、柔韧性高、物理化学稳定性非常好等优点，和聚合物电解质相比，它的离子电导率以及电解质与电极的界面相容性都得到了显著地提高，除此以外，在常用的有机电解液中加入阻燃性的添加剂，从而把电解液变成难燃或不可燃的液体，这也是一种简单而实用的技术方法，也大大提高的锂离子电池的安全性能，因此，本论文从两方面进行了研究，研究内容如下：
　　（1）将聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）包覆的Al2O3高分散纳米杂化材料（Al2O3@PMMA）与聚偏氟乙烯-六氟丙烯（PVDF-HFP）共混，并与Celgard膜复合，制备了复合电解质隔膜，用SEM、交流阻抗和充放电测试等研究复合电解质隔膜的结构及电化学性能，研究表明Al2O3@PMMA/PVDF-HFP涂层可提高隔膜的离子电导率及吸液率、降低界面阻抗，复合隔膜组装的NCM/Li扣式电池在2.8~4.3V充放电，8.0C的放电比容量可达122mAh/g。
　　（2）将自制的含氟磷腈阻燃剂以20％的比例添加到电解液中可以达到想要的阻燃效果，但是加入含氟磷腈阻燃剂后，降低了电解液的离子电导率。通过电化学测试可知，阻燃剂的加入并未对NCM正极和Graphite负极产生不良的影响，NCM/Li电池测试体系中，循环100圈后，放电比容量仍保持了149mAh/g，容量保持率达到了96%，Graphite/Li电池测试体系中，循环100圈后，充电比容量为355.5mAh/g，容量保持率为96.9%。