鋰離子電池隔膜

隔板是鋰離子電池的重要電池材料，鋰離子電池的安全性能很大程度上取決于隔板的性質(zhì)。到目前為止，聚合物隔膜廣泛用于商業(yè)化的鋰離子電池中，但這種隔膜容易被鋰枝晶穿透或在高溫下發(fā)生明顯的尺寸變化，導(dǎo)致電池內(nèi)部短路或電池?fù)p壞。

此外，由于聚合物隔膜的固有疏水性，聚合物隔膜難以滲透和保持非水電解質(zhì)，這限制了電池的速率性能，從而影響鋰離子電池的使用。已開發(fā)出的有機(jī)和無機(jī)復(fù)合隔膜仍存在熱穩(wěn)定性差、離子導(dǎo)電性差的問題。

由于絕緣性、良好的熱穩(wěn)定性和優(yōu)異的電解質(zhì)保持能力，多孔無機(jī)膜首次被考慮作為鋰離子電池隔膜，旨在提高電池的安全性能和倍率性能。

采用SEM技術(shù)來表現(xiàn)所制備的膜的微觀結(jié)構(gòu)和形態(tài)。電化學(xué)方法包括Galvano靜電充電和放電測試，循環(huán)伏安法和阻抗測量，用于系統(tǒng)地研究它們的電化學(xué)性能。

首先，通過兩次高溫?zé)Y(jié)納米Al2O3，微米級Al2O3和EDTA成孔劑制備了多孔Al2O3隔膜。研究多孔Al2O3分離器的微觀結(jié)構(gòu)，孔隙率和電解質(zhì)滲透性能。

結(jié)果表明：與聚合物隔膜相比，Al2O3隔膜具有更高的孔隙率和優(yōu)異的電解質(zhì)保持性能; 在用1M LiPF6 / EC + DEC（1：1，w / w）的電解質(zhì)滲透之后，Al2O3隔板表現(xiàn)出優(yōu)異的離子傳導(dǎo)性。

使用無機(jī)隔膜的LiFePO 4/石墨電池顯示出比使用商業(yè)化聚合物隔膜更高的放電容量、倍率性能和更好的低溫性能。LiFePO4 /石墨電池具有更好的循環(huán)性能，速率性能和低溫性能。

因此，多孔Al 2O3可用作鋰離子電池隔膜。所有證據(jù)表明，無機(jī)分離器非常有希望應(yīng)用于大型鋰離子電池，特別是長期儲能系統(tǒng)。

其次，通過燒結(jié)SiO2原料制備了具有良好機(jī)械強度的多孔SiO2分離器，該原料便宜且易于獲得。電解質(zhì)浸漬的SiO2分離器即使在低至-20℃時也表現(xiàn)出優(yōu)異的離子導(dǎo)電性，并且在50℃下比聚合物具有更好的電解質(zhì)保持性能。

使用SiO 2隔膜的LiMn2O4 / Li電池顯示出比使用商業(yè)聚合物隔膜更高的放電容量，倍率性能和更好的低溫性能。此外，SiO2隔膜可以在55℃的高溫下減輕LiMn2O4 / Li的褪色。

SiO2分離器的優(yōu)異電化學(xué)性能可歸因于以下原因：

（1）親水性SiO2的電解質(zhì)滲透和保留性能優(yōu)異;

（2）SiO2分離器中多孔的毛細(xì)力;

（3）SiO2可以捕獲電解質(zhì)中的微量水分和酸性雜質(zhì)。

所有這些結(jié)果表明，SiO2分離器非常有希望應(yīng)用于鋰離子電池，特別是用于長期儲能系統(tǒng)。

第三，在簡單的自制裝置中快速有效地制備陽極通孔氧化鋁（AAO）薄膜。AAO薄膜在薄至60μm厚度下仍具有72％的高孔隙率和良好的機(jī)械強度。AAO膜在電解質(zhì)吸收和保留方面具有優(yōu)異的性能，并且電解質(zhì)對親水性AAO膜的潤濕性比商業(yè)化的聚合物隔膜的潤濕性好得多。與聚合物隔膜相比，使用AAO隔膜的LiFePO4 /石墨電池顯示出更好的循環(huán)容量，倍率性能和低溫性能。EIS還研究了AAO隔膜對LiFePO4 /石墨電池性能的影響。結(jié)果表明，AAO隔膜很有希望應(yīng)用于鋰離子電池中。

最后，通過在隔板的每一側(cè)涂電極材料，同時將電解質(zhì)涂在內(nèi)部，制造具有多孔Al2O3膜作為載體和隔板的集成電池。LiFePO4 /石墨一體化電池在硬幣型電池中進(jìn)行評估，并表現(xiàn)出良好的循環(huán)容量。

自立式一體化電池是一種簡單而有前途的電池組組裝技術(shù)，同時具有形成膜結(jié)構(gòu)的明顯優(yōu)勢，可避免移動或墜落時的內(nèi)部短路。具有Al2O3多孔隔板的這種自立式一體化電池可以為目前的滾動電池組件提供有競爭力的候選者，特別是對于大型能量存儲裝置。