纳米纤维素/Al2O3胶体/PE锂离子电池隔膜的制备及其成膜机理

摘要

当前商业上常用聚烯烃薄膜作为锂离子电池隔膜,但是其热收缩性差和力学性能弱的缺点限制了锂离子电池的应用,因此研究具备高热稳定性和对电解液具有良好润湿性的电池隔膜显得尤为重要.本文利用层层自组装技术制备纳米纤维素/Al2O3胶体/PE锂离子电池隔膜,探究出了制备NC/A-PE膜的适宜条件:Al2O3溶胶的固含量为2％(质量分数),麦麸纳米纤维素悬浮液的固含量为0.2％(质量分数),浸润时间为5min,组装层数为20层.结果表明,组装后的电池隔膜的热稳定性和电解液润湿性均得到了显著改善;其杨氏模量最高可提高至原来的235.2％,在电池隔膜组装的过程中能有效抵抗形变;经过扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、场发射扫描电镜(FEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)表征,证实氧化铝及纤维素成功地组装于PE基膜上,呈现出层次分明、厚度均一的多层膜结构,以此方法制备的电池隔膜安全无毒,热稳定性、力学性能和电解液润湿性得到了显著改善,有潜在的应用前景.