醋酸纤维素/聚碳酸亚丙酯纤维隔膜的制备及电性能研究
摘要：
近年来，锂离子电池因其新型清洁、可持续的特点，得到了广泛的应用。然而目前锂离子电池仍存在高倍率充放电效率低、循环稳定性以及安全性较差等缺点。其中隔膜作为锂离子电池中隔绝电子、防止正负极接触短路的重要成分，其性能对保障电池的安全运行至关重要。目前，市场上使用最多的是传统的熔融拉伸制得的聚烯烃隔膜，因具有较好的机械强度、耐酸碱性较好、耐化学试剂等优点被广泛采用，但其在孔隙率低、电解液吸收少、耐热性差等方面存在缺陷。而通过纳米纤维制备的电池隔膜由于纳米纤维本身具有的极大的比表面积，使得成形的纤维膜上有很多微孔，具有孔径小、微孔分布均匀的特点，能够满足对隔膜材料的高孔隙率等要求。故本实验的研究旨在更好的应用地球上的可再生的绿色资源——纤维素，来制备绿色环保可生物降解的纤维素凝隔膜以期代替传统的商用隔膜。同时引入其他可生物聚合物进一步来提高隔膜的离子电导率。最终解决商用隔膜离子电导率低，热稳定性能差以及电化学窗口窄的缺点，从而提高电池的循环性能和安全性能。
关键词：锂离子电池、CA/PPC隔膜、静电纺丝、纳米纤维素
1绪论
1.1引言
近年来，以煤、石油、天然气等为主的传统不可再生能源被逐渐耗竭，并伴随着环境污染问题日益严重，故开发环境友好型的可再生能源成为了现代社会健康发展的必要趋势。目前常用的二次电池主要有铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池和锂离子电池等，此类可充电电池主要是通过电能和化学能之间的相互转换来实现电池的充放电过程。与其他传统二次电池相比，锂离子电池具有更优异的能量密度、高输出电压、长循环寿命和环保无污染等优势，使其成为了现代社会最具前景且应用最广泛的新型可再生能源存储系统。如图1.1所示，锂离子电池在小型便携产品、电动汽车、医疗设备和大型储能系统等领域具有良好的应用前景[1]。
随着电动汽车的快速发展，燃烧和爆炸等安全问题也时有发生，对电动汽车行业的健康发展产生了巨大影响。观察以往的电动汽车火灾事件可发现，引起电池安全事故的主要原因是机械、电化学和热等滥用而导致电池内部短路，电池内部的各化学组分相互接触并可能会发生爆炸性的化学反应，导致电池热失控问题[2]。其中，隔膜是锂离子电池的关键组成部件之一，起到防止电池内部短路的关键作用，同时也是锂离子传输的介质，对储能电池的循环和安全性能都具有重要影响。因此，隔膜的高安全性、循环稳定性和长使用寿命对锂离子电池的健康发展起到了重要作用[3]。
图1.1锂离子电池的应用领域[4]
1.2锂离子电池概述
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