基于嵌段共聚物选择性溶胀的均孔膜及其在二次电池中的应用初探开题报告

 2023-04-11 02:48:47

1. 研究目的与意义(文献综述包含参考文献)

一﹑锂离子电池隔膜的研究现状随着全球能源危机日益加剧及环境污染问题的凸显,化学电源技术的发展越来越引起人们的关注,新能源汽车取代燃油车成为行业关注重点。

基于锂离子电池高能量密度、长循环寿命、无记忆效应等优点,使其成为新能源汽车的主要能源。

构成锂离子电池的主要部分是正负极、隔膜及电解液等材料,其中隔膜材料在正负极之间起电子绝缘、提供锂离子迁移微孔通道的作用, 是保证电池体系安全、影响电池性能的关键材料,所以要求其具有较高的离子传导能力,使得锂离子能够通过隔膜自由移动,实现良好的电池充放电性能。

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2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

本课题要研究或解决的问题(1)聚砜嵌段共聚物薄膜的制备与选择性溶胀成孔通过旋涂或直接涂覆的方法将嵌段共聚物膜与基底复合,获得具有一定机械强度的复合膜;研究聚砜/聚乙二醇嵌段共聚物的选择性溶胀开孔过程,确定适宜的溶胀剂,考察 PEG 受限取向结构和结晶结构在溶胀过程中的形貌演变,建立溶胀条件和共聚物组成与平均孔径、孔隙率的关系;研究溶胀过程中PEG 分子链向表面的迁移过程及膜的亲水性随溶胀条件的变化;考察溶胀条件对膜力学性能的影响。

(2)嵌段共聚物多孔膜在锂离子电池中的应用以选择性溶胀制得的多孔聚砜/聚乙二醇嵌段共聚物膜为隔膜,制备锂离子纽扣电池,考察不同聚砜/聚乙二醇嵌段共聚物膜对电池性能的影响,比较嵌段共聚物隔膜与其他均聚物隔膜的差异,建立制膜条件-隔膜结构-电池性能之间的关联关系。

本课题拟采用的研究手段(1)根据聚砜和聚乙二醇溶解性的不同,选择低链醇类、有机酸类等不同溶胀剂,对共聚物致密膜进行溶胀处理,采用SEM 观察不同溶胀温度和溶胀时间下共聚物的表面和截面的开孔情况,并用椭偏仪监测不同溶胀条件下膜厚以及孔隙率的变化,以建立溶胀条件、共聚物组成与平均孔径、孔隙率的关系。

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