鋰離子電池用聚酰亞胺納米纖維隔膜
鋰離子電池用聚酰亞胺納米纖維隔膜
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上海卷柔新技術(shù)光電有限公司是一家專業(yè)研發(fā)生產(chǎn)光學(xué)儀器及其零配件的高科技企業(yè)，公司2005年成立在上海閔行零號(hào)灣創(chuàng)業(yè)園區(qū)，專業(yè)的光電鍍膜公司，技術(shù)背景依托中國科學(xué)院，卷柔產(chǎn)品主要涉及光學(xué)儀器及其零配件的研發(fā)和加工；光學(xué)透鏡、反射鏡、棱鏡，平板顯示，安防監(jiān)控等光學(xué)鍍膜產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)，為全球客戶提供上等的產(chǎn)品和服務(wù)。
關(guān)鍵詞：靜電紡絲；聚酰亞胺；納米纖維網(wǎng)；多層結(jié)構(gòu)；力學(xué)性能；鋰離子電池；隔膜；電化學(xué)性能
隨著鋰離子電池（LIBs）在全球IT設(shè)備、電動(dòng)汽車和儲(chǔ)能系統(tǒng)等領(lǐng)域越來越廣泛的應(yīng)用，為確保LIBs的**性，隔膜的熱穩(wěn)定性受到極大關(guān)注。由于聚酰亞胺（PI）具有優(yōu)異的耐熱性，研究人員通過靜電紡絲方法制備PI納米纖維網(wǎng)來作為LIBs隔膜。然而，PI納米纖維網(wǎng)的機(jī)械性能較差，無法滿足實(shí)際應(yīng)用要求，亟需一種有效提高力學(xué)強(qiáng)度的改進(jìn)方法。
近期，研究人員通過傳統(tǒng)的靜電紡絲方法分別制備了隨機(jī)取向PI納米纖維網(wǎng)和單軸取向的PI納米纖維網(wǎng)，并利用后者作為增強(qiáng)層制備了力學(xué)性能顯著改善的多層PI納米纖維網(wǎng)，系統(tǒng)研究了其作為鋰離子電池隔膜材料所需的物理和電化學(xué)性能。
實(shí)驗(yàn)采用聚酰胺酸進(jìn)行紡絲，結(jié)構(gòu)為PMDA/ODA，溶劑為DMAc/THF的混合溶液（質(zhì)量比10:3）。通過在具有隨機(jī)排列的普通PI納米纖維層之間，插入沿縱向（MD）和橫向（CD）單軸取向的PI納米纖維網(wǎng)以作為增強(qiáng)層，制備得到多層結(jié)構(gòu)的PI納米纖維網(wǎng)。
形態(tài)分析結(jié)果表明，在PI納米纖維網(wǎng)內(nèi)形成了良好的多層結(jié)構(gòu)，并且實(shí)現(xiàn)了增強(qiáng)層在縱向和橫向上的單軸取向。與隨機(jī)取向的PI納米纖維網(wǎng)相比，多層PI納米纖維網(wǎng)的拉伸強(qiáng)度由25MPa提高至55MPa，模量也有顯著增大，二者的提高幅度分別為120%和359%。
與普通靜電紡絲方法制備的隨機(jī)取向的PI納米纖維網(wǎng)相比，在多層PI納米纖維網(wǎng)中盡管引入了單軸取向的中間增強(qiáng)層，但其孔隙特性、熱收縮率和電解質(zhì)穩(wěn)定性均沒有發(fā)生顯著變化。二者的孔隙率分別為91.15%和89.64%；在180℃氮?dú)夥諊陆?jīng)1小時(shí)熱收縮試驗(yàn)，都沒有觀察到因高溫?zé)崽幚矶a(chǎn)生的任何熱收縮，這是由于PI具有優(yōu)異的耐熱性而使兩種PI納米纖維網(wǎng)具有共同的耐熱收縮特性。
研究人員進(jìn)一步以使用Li/CoO2/石墨作為電極、以多層PI納米纖維網(wǎng)作為隔膜，制作了紐扣電池以評(píng)價(jià)多層納米纖維網(wǎng)的電化學(xué)性能。
與商用的Celgard 2400膜相比，基于多層PI納米纖維網(wǎng)的紐扣電池具有良好的電化學(xué)性能，顯示出類似的充放電循環(huán)結(jié)果。在 0.1 C 倍率下，以Celgard 2400膜和多層PI納米纖維網(wǎng)作為隔膜的電池初始放電容量分別為151.3和152.4mAh/g；在15次循環(huán)后的循環(huán)壽命效率分別為98.2%和98.5%，二者無明顯差異。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，通過PI納米纖維網(wǎng)內(nèi)的增強(qiáng)層引入可有效提高其機(jī)械性能，同時(shí)該類多層PI納米網(wǎng)還具有優(yōu)異的耐熱性能，有望應(yīng)用于鋰離子電池膜等領(lǐng)域。
研究成果發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊 Fibers and Polymers （2021，Published Online），**和通訊作者分別是韓國國立忠南大學(xué)的Park Y S和Jee M H、Baik D H。
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采用德國薄膜制備工藝，形成了一套具有嚴(yán)格工藝標(biāo)準(zhǔn)的閉環(huán)式流程技術(shù)制備體系，能夠制備各種超高性能光學(xué)薄膜，包括紅外薄膜、增透膜，ARcoating,激光薄膜、特種薄膜、紫外薄膜、x射線薄膜，應(yīng)用領(lǐng)域涉及激光切割、激光焊接、激光美容、醫(yī)用激光器、光學(xué)科研，紅外制導(dǎo)、面部識(shí)別、VR/AR應(yīng)用,博物館，低反射櫥窗玻璃，畫框，工業(yè)燈具照明，廣告機(jī)，點(diǎn)餐機(jī)，電子白板，安防監(jiān)控等。卷柔新技術(shù)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的全自動(dòng)生產(chǎn)線【sol-gel溶膠凝膠法鍍膜線】，這條生產(chǎn)線能夠生產(chǎn)全球先進(jìn)的減反射玻璃。鍍膜版面可達(dá)到2440*3660mm，玻璃厚度從0.3mm到12mm都可以,另外針對(duì)PC,PMMA方面的增透膜也具有量產(chǎn)生產(chǎn)能力。ARcoating減反膜基本接近無色,色彩還原性好，并且可以避免了磁控濺射的缺點(diǎn)，鍍完增透膜后玻璃可以做熱彎處理和鋼化處理以及DIP打印處理。這個(gè)難度和具有很好的應(yīng)用性，新意突出，實(shí)用性突出，濕法鍍膜在價(jià)格方面也均優(yōu)于真空磁控的干法。
卷柔減反射(AR)玻璃的特點(diǎn):高透,膜層無色,膜硬度高,抗老化性強(qiáng)(耐候性強(qiáng)于玻璃),玻璃長期使用存放不發(fā)霉,且有一定的自潔效果.AR增透減反膜玻璃產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于**文博展示、低反射幕墻、廣告機(jī)玻璃、節(jié)能燈具蓋板玻璃、液晶顯示器保護(hù)玻璃等多行業(yè)。
我們的愿景：卷柔讓光學(xué)更具價(jià)值！
我們的使命：有光的地方就有卷柔新技術(shù)！
我們的目標(biāo)：以高質(zhì)量的產(chǎn)品，優(yōu)惠的價(jià)格,貼心的服務(wù)，為客戶提供優(yōu)良的解決方案。
上海卷柔科技以現(xiàn)代鍍膜技術(shù)為核心驅(qū)動(dòng)力，通過鍍膜設(shè)備、鍍膜加工、光學(xué)鍍膜產(chǎn)品服務(wù)于客戶，努力為客戶創(chuàng)造新的利潤空間和競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，為中國的民族制造業(yè)的發(fā)展貢獻(xiàn)力量。
