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(jí)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(chǔ)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(qiáng)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(shí)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(chǔ)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(qiáng)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(shí)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(shí)具有形成膜結(jié)構(gòu)的明顯優(yōu)勢，可避免移動(dòng)或墜落時(shí)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(dòng)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(chǔ)裝置。