二次涂覆實(shí)現(xiàn)氧化石墨烯在鋰離子電池隔膜中表面改性
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2020-03-12 12:37
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在鋰離子電池薄膜中實(shí)現(xiàn)氧化石墨烯表面改性的二次涂覆
作為鋰電池四種主要材料之一的鋰離子電池，對(duì)鋰離子電池性能的影響是非常重要的。它也占細(xì)胞總數(shù)的10%左右。間隙制造工藝主要分為圖1所示的濕法和圖2所示的干法。濕法與干法的比例約為8:2。隨著鋰電池產(chǎn)能的快速增長(zhǎng)，隔膜廠家紛紛擴(kuò)大生產(chǎn)，建立新的生產(chǎn)基地，恩杰、星源材料、滄州明珠等龍頭企業(yè)投資數(shù)十億，建立區(qū)域生產(chǎn)基地，搶占隔膜商城。
最近，韓國(guó)大田電子與通信研究所(institute of electronics and communication research)在《科學(xué)雜志》(journal of science)上發(fā)表了對(duì)氧化石墨烯在鋰電池缺口中的改良應(yīng)用。成立于1976年的非營(yíng)利組織韓國(guó)電子研究所(Korea institute of electronics research)專門(mén)研究芯片、電腦和數(shù)字移動(dòng)系統(tǒng)等先進(jìn)技術(shù)。
本文采用一種經(jīng)濟(jì)的操作步驟，解決了水泥漿與氣隙的親和問(wèn)題，為極性泥漿的應(yīng)用提供了良好的指導(dǎo)。
阻擋層是一種具有多孔結(jié)構(gòu)的聚合物膜，它要求在鋰電池中具有高的熱穩(wěn)定性、高的離子通過(guò)率、防止鋰枝晶的形成以及優(yōu)異的阻燃性能。簡(jiǎn)單的疏離很難同時(shí)具備這些屬性，現(xiàn)在改善疏離的常用方法是在疏離的外觀上添加復(fù)合數(shù)據(jù)，如陶瓷疏離。間隙復(fù)合的方法很多，有浸泡式、靜電紡絲式、涂覆式和相位轉(zhuǎn)換式，各種方法使用的場(chǎng)景不同，成本也不同，涂覆式的成本較低。不同功能要求的阻隔劑也不同。一般情況下，常用的功能屏障有碳包覆型、金屬氧化物型或兩種復(fù)合型來(lái)提高使用屏障的強(qiáng)度。
傳統(tǒng)的阻擋層是由PE、PP或兩種混合物構(gòu)成，外表為疏水性介質(zhì)。目前常用的NMP微極性溶劑可以親和分離，但NMP具有一定的污染程度和較高的成本，這在激烈的鋰電池價(jià)格戰(zhàn)中是不合適的，其他功能的納米數(shù)據(jù)很少能加入對(duì)極性的猜測(cè)。
本文采用了第二種涂布方法，一種是將傳統(tǒng)的阻擋層浸泡在氧化石墨烯溶液中，另一種是將氧化石墨烯與二氧化硅的混合物涂布。第一層為第二層提供了親水環(huán)境，從而結(jié)束了障壁外部特性的轉(zhuǎn)變。
實(shí)驗(yàn)所用石墨烯采用Hummers方法制備。制備了質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.02%的氧化石墨烯溶液，以體積比為20/1的異丙醇溶液為溶劑。涂裝前，超聲波彌散30分鐘。將傳統(tǒng)的屏障在溶液中浸泡15到30秒，然后在室溫下晾干。氧化石墨烯和二氧化硅的混合溶液是質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的氧化石墨烯水溶液。其他組分采用氧化石墨烯:SiO2: CMC=100:3:0.08的質(zhì)量比。用刮刀涂上溶液，在60℃的真空中干燥。在消除了隔膜制造后，對(duì)其性能進(jìn)行了測(cè)試。正極為氧化鋰鈷，負(fù)極為金屬鋰。對(duì)其間隙形狀、接觸角、離子電導(dǎo)率和電化學(xué)性能進(jìn)行了比較。
聚烯烴空隙的疏水性主要由材料本身的疏水性和多孔結(jié)構(gòu)組成。分隔外部的纏結(jié)纖維結(jié)構(gòu)也有助于疏水性。水與阻擋面上聚乙烯分子的接觸角較大，如圖6所示，符合凱西-巴克斯特模型。因此，水基漿很難均勻潤(rùn)濕障壁。
