等离子体磺化处理碱性二次电池隔膜的研究

论文摘要

本课题利用低温等离子体表面改性技术和磺化技术对碱性二次电池隔膜进行改性处理,分别研究了等离子体引发浓硫酸磺化、等离子体引发发烟硫酸磺化、等离子体引发混合溶液磺化三种不同改性方法对丙纶隔膜的处理效果。分别对丙纶隔膜原样、直接磺化样品、等离子体引发磺化样品进行相关性能测试,系统地研究了各种处理方法所相关的实验参数(磺化温度、磺化时间、磺化浓度等)对电池隔膜改性效果的影响,并对隔膜表面的化学组成和形态结构使用红外光谱、XPS、扫描电镜等仪器手段进行了表征分析。实验结果表明,通过以上三种改性手段,都可以在丙纶(PP)隔膜表面引入磺化基团,从而改善亲水性能、吸碱性能及面电阻。其中:等离子体引发浓硫酸磺化后,PP隔膜的接触角从90°下降到25°,说明亲水性能明显改善;等离子体引发发烟硫酸磺化,PP隔膜的爬高可以达到7.9 cm(5min),吸碱量可以达到272%;等离子体引发混合溶液磺化,爬高可以达到7.6 cm(5min),吸碱量可以达到266%。三种手段改性处理后隔膜面电阻也分别下降了32倍,80倍和65倍;同时不会对隔膜的力学性能有太大的影响。比较各种处理条件对电池隔膜性能的综合影响表明:在反应温度90℃,反应时间3min,混合溶液浓度为16.6%的条件磺化可以使电池隔膜性能得到大幅改善,同时又很好地兼顾了生产成本。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 概述
• 1.2 国内外的研究进展
• 1.3 材料改性
• 1.3.1 等离子体处理
• 1.3.2 磺化
• 1.4 本课题的提出
• 第2章 实验原理及测试方法
• 2.1 实验原理
• 2.2 测定方法
• 2.2.1 隔膜吸碱速率的测定
• 2.2.2 隔膜吸碱量的测定
• 2.2.3 隔膜抗张强度的测定
• 2.2.4 隔膜面电阻的测定
• 2.2.5 红外光谱分析
• 2.2.6 XPS 光电子能谱分析
• 2.2.7 微观形态扫描电镜分析
• 第3章 等离子体引发浓硫酸磺化PP 薄膜
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验材料与设备
• 3.2.2 实验方法
• 3.3 实验结果与分析
• 3.3.1 实验条件对隔膜亲水性能的影响
• 3.3.2 实验条件对抗张强度的影响
• 3.3.3 实验条件对隔膜面电阻的影响
• 3.3.4 红外光谱分析
• 3.3.5 XPS 光电子能谱分析
• 3.3.6 SEM 微观结构分析
• 3.4 结论
• 第4章 等离子体引发发烟硫酸磺化PP 薄膜
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验材料与设备
• 4.2.2 实验方法
• 4.3 实验结果与分析
• 4.3.1 实验条件对隔膜亲水性能的影响
• 4.3.2 实验条件对抗张强度的影响
• 4.3.3 实验条件对隔膜面电阻的影响
• 4.3.4 红外光谱分析
• 4.3.5 XPS 光电子能谱分析
• 4.3.6 SEM 微观结构分析
• 4.4 结论
• 第5章 等离子体引发混合溶液磺化PP 薄膜
• 5.1 引言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 实验材料与设备
• 5.2.2 实验方法
• 5.3 实验结果与分析
• 5.3.1 实验条件对隔膜亲水性能的影响
• 5.3.2 实验条件对抗张强度的影响
• 5.3.3 实验条件对隔膜面电阻的影响
• 5.3.4 红外光谱分析
• 5.3.5 XPS 光电子能谱分析
• 5.3.6 SEM 微观结构分析
• 5.4 结论
• 第6章 结论
• 参考文献
• 硕士期间发表的论文
• 致谢