對(duì)高功率密度的不斷增長(zhǎng)的需求改進(jìn)了鋰離子電池。然而，隔膜較差的微孔結(jié)構(gòu)和較差的相容性提高了鋰離子遷移障礙。基于β-晶聚丙烯（β-iPP）的空化，通過β-iPP和納米Al
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3的簡(jiǎn)便擠出和雙向拉伸工藝制備了連接納米Al
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3涂層的隔膜。晶體結(jié)構(gòu)和微孔形態(tài)診斷表明，適度的納米Al
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3含量細(xì)化了粗纖維并使雙軸拉伸后隔膜的孔徑分布均勻。此外，連接的納米Al
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3涂層保留在表面和內(nèi)孔壁上，因?yàn)榭字苯映霈F(xiàn)在納米Al
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3/β-iPP界面上，這使隔膜具有優(yōu)異的電解質(zhì)親和力。由于穩(wěn)定的固體電解質(zhì)界面形成和更高的鋰離子轉(zhuǎn)移數(shù)，組裝電池進(jìn)一步表現(xiàn)出更好的庫(kù)倫倍率容量和循環(huán)穩(wěn)定性。特別是，當(dāng)納米Al
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3含量增加到6%時(shí)，復(fù)合隔膜具有最高的Li
+遷移數(shù)0.53和100次循環(huán)后的放電容量保持率為88.7%。 這種簡(jiǎn)便的制造技術(shù)同時(shí)改善了隔膜的多孔結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能，為大規(guī)模低成本的高性能隔膜制造技術(shù)提供了實(shí)踐指導(dǎo)。
圖1.具有鑄造和順序雙軸拉伸工藝的設(shè)計(jì)工業(yè)生產(chǎn)線示意圖。
圖2。納米Al2O3和五種流延膜的SEM圖像:(a)納米Al
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3，(b) PP-0，(c) PP-0.5，(d) PP-3，(e) PP-6和(f) PP-12。
圖3.五種微孔膜的表面和橫截面的SEM圖像和相應(yīng)的鋁元素EDX映射:(a) PP-0，(b) PP-0.5，(c) PP-3，(d) PP-6和(e) PP-12 (1:表面形態(tài)，2:表面鋁元素分散，3:橫截面形態(tài)，和4:橫截面鋁元素分散)。
圖 4. 五種膜的孔徑分布：(a) PP-0、(b) PP-0.5、(c) PP-3、(d) PP-6、(e) PP-12 和 (f) Celgard 2400. (g) 順序雙軸拉伸過程中的孔形成機(jī)制示意圖。
圖 5. (a) 五種膜的拉伸實(shí)驗(yàn)結(jié)果。(b)五種膜的DSC曲線。(c)在155°C下處理 20 分鐘后膜的尺寸變化。(d)在不同溫度下處理后兩種膜的熱收縮率。
圖 6. (a) 五種膜的水接觸角和電解質(zhì)吸收。(b)雙SS電池的交流阻抗曲線。(c)極化前雙鋰電池的交流阻抗曲線。（d）五個(gè)膜的雙鋰電池的計(jì)時(shí)電流法掃描。(e)極化后雙鋰電池的交流阻抗譜。 (f)鋰離子遷移數(shù)和離子電導(dǎo)率。 (g)納米 Al
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3改性膜對(duì)鋰離子遷移的影響示意圖。不同天數(shù)后隔膜的交流阻抗曲線：(h)PP-0 和 (i)PP-6。
圖 7. (a) LiCoO
2//隔膜電解質(zhì)//Li 電池的 C 倍率放電能力. LiCoO
2//隔膜-電解質(zhì)//Li電池在不同電流密度下的放電曲線：（b）PP-0和（c）PP-6.(d) LiCoO
2//隔膜-電解質(zhì)//鋰電池的循環(huán)穩(wěn)定性和相關(guān)庫(kù)侖效率。
相關(guān)科研成果由聊城大學(xué)Lei Ding等人于2021年發(fā)表在ACS Applied Energy Materials（https://doi.org/10.1021/acsaem.1c03137）上。原文：Low-Cost and Large-Scale Fabricating Technology for High-Performance Lithium-Ion Battery Composite Separators with Connected Nano-Al
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3 Coating。
轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號(hào)
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