锂离子电池因具有能量密度高,循环寿命长,无记忆效应以及能实现快速充放电等优点,成为近年来新型电源技术研究的热点,特别在高能量和高功率领域备受关注。作为锂离子电池的核心材料之一,隔膜的主要功能是使电池的正、负极分隔开,同时阻止电子的通过。隔膜性能的优劣直接影响着电池内阻,放电容量,使用寿命及其安全性能。
为实现锂离子电池安全性、大功率充放电性能的突破,朱宝库教授课题组在863计划、国家自然科学基金等课题支持下,采用以多孔骨架膜作支撑体(特别是PVDF基隔膜)、聚醚为凝胶基质主要组分,建立了构建高性能支撑膜及凝胶聚合物电解质的解决方案,并围绕该方案展开了系统性的研究,提出了并制备、验证了“活性”隔膜的概念。其中,采用聚(甲基丙烯酸甲酯-co-聚乙二醇甲基丙烯酸酯)(P(MMA-co-PEGMA))、含氟共聚物聚(甲基丙烯酸六氟丁酯-co-聚乙二醇甲基丙烯酸酯)P(HFBMA-co-PEGMA)、聚醚侧链型硅氧烷(PDMS-g-(PPO-PEO))等多种改性剂,通过典型的相转化法(NIPS或TIPS)制备了含不同改性剂的PVDF基“活性”骨架膜,发现了各改性剂在“活性”骨架膜的表面富集行为以及在膜内的分子链聚集结构,研究了不同化学组成对“活性”骨架膜结构和结晶性能的影响,并对活化后形成的凝胶电解质体系的离子电导率、电解液的稳定化机理、电化学窗口及组装成电池后的循环性能进行了考察。研究发现,PVDF基“活性”隔膜表现出高离子电导率和保液率,组装而成的锂离子电池也具有良好的充放电容量。目前,研究成果已在Electrochimica Acta、Polymer等国内外期刊发表文章20余篇(Journal of Membrane Science,2011,379:397-402; Electrochimica Acta,2014,115:317-325; RSC Advances, 2014,4:33713-33719; Electrochimica Acta,2014,116:413-420等),同时,与企业合作开始了有关成果应用技术的研发工作。
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