锂离子电池隔膜

隔板是锂离子电池的重要电池材料，锂离子电池的安全性能很大程度上取决于隔板的性质。到目前为止，聚合物隔膜广泛用于商业化的锂离子电池中，但这种隔膜容易被锂枝晶穿透或在高温下发生明显的尺寸变化，导致电池内部短路或电池损坏。

此外，由于聚合物隔膜的固有疏水性，聚合物隔膜难以渗透和保持非水电解质，这限制了电池的速率性能，从而影响锂离子电池的使用。已开发出的有机和无机复合隔膜仍存在热稳定性差、离子导电性差的问题。

由于绝缘性、良好的热稳定性和优异的电解质保持能力，多孔无机膜首次被考虑作为锂离子电池隔膜，旨在提高电池的安全性能和倍率性能。

采用SEM技术来表现所制备的膜的微观结构和形态。电化学方法包括Galvano静电充电和放电测试，循环伏安法和阻抗测量，用于系统地研究它们的电化学性能。

首先，通过两次高温烧结纳米Al2O3，微米级Al2O3和EDTA成孔剂制备了多孔Al2O3隔膜。研究多孔Al2O3分离器的微观结构，孔隙率和电解质渗透性能。

结果表明：与聚合物隔膜相比，Al2O3隔膜具有更高的孔隙率和优异的电解质保持性能; 在用1M LiPF6 / EC + DEC（1：1，w / w）的电解质渗透之后，Al2O3隔板表现出优异的离子传导性。

使用无机隔膜的LiFePO 4/石墨电池显示出比使用商业化聚合物隔膜更高的放电容量、倍率性能和更好的低温性能。LiFePO4 /石墨电池具有更好的循环性能，速率性能和低温性能。

因此，多孔Al 2O3可用作锂离子电池隔膜。所有证据表明，无机分离器非常有希望应用于大型锂离子电池，特别是长期储能系统。

其次，通过烧结SiO2原料制备了具有良好机械强度的多孔SiO2分离器，该原料便宜且易于获得。电解质浸渍的SiO2分离器即使在低至-20℃时也表现出优异的离子导电性，并且在50℃下比聚合物具有更好的电解质保持性能。

使用SiO 2隔膜的LiMn2O4 / Li电池显示出比使用商业聚合物隔膜更高的放电容量，倍率性能和更好的低温性能。此外，SiO2隔膜可以在55℃的高温下减轻LiMn2O4 / Li的褪色。

SiO2分离器的优异电化学性能可归因于以下原因：

（1）亲水性SiO2的电解质渗透和保留性能优异;

（2）SiO2分离器中多孔的毛细力;

（3）SiO2可以捕获电解质中的微量水分和酸性杂质。

所有这些结果表明，SiO2分离器非常有希望应用于锂离子电池，特别是用于长期储能系统。

第三，在简单的自制装置中快速有效地制备阳极通孔氧化铝（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机械强度。AAO膜在电解质吸收和保留方面具有优异的性能，并且电解质对亲水性AAO膜的润湿性比商业化的聚合物隔膜的润湿性好得多。与聚合物隔膜相比，使用AAO隔膜的LiFePO4 /石墨电池显示出更好的循环容量，倍率性能和低温性能。EIS还研究了AAO隔膜对LiFePO4 /石墨电池性能的影响。结果表明，AAO隔膜很有希望应用于锂离子电池中。

最后，通过在隔板的每一侧涂电极材料，同时将电解质涂在内部，制造具有多孔Al2O3膜作为载体和隔板的集成电池。LiFePO4 /石墨一体化电池在硬币型电池中进行评估，并表现出良好的循环容量。

自立式一体化电池是一种简单而有前途的电池组组装技术，同时具有形成膜结构的明显优势，可避免移动或坠落时的内部短路。具有Al2O3多孔隔板的这种自立式一体化电池可以为目前的滚动电池组件提供有竞争力的候选者，特别是对于大型能量存储装置。