二次涂覆实现氧化石墨烯在锂离子电池隔膜中表面改性
来源：宝鄂实业
2020-03-12 12:37
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在锂离子电池薄膜中实现氧化石墨烯表面改性的二次涂覆
作为锂电池四种主要材料之一的锂离子电池，对锂离子电池性能的影响是非常重要的。它也占细胞总数的10%左右。间隙制造工艺主要分为图1所示的湿法和图2所示的干法。湿法与干法的比例约为8:2。随着锂电池产能的快速增长，隔膜厂家纷纷扩大生产，建立新的生产基地，恩杰、星源材料、沧州明珠等龙头企业投资数十亿，建立区域生产基地，抢占隔膜商城。
最近，韩国大田电子与通信研究所(institute of electronics and communication research)在《科学杂志》(journal of science)上发表了对氧化石墨烯在锂电池缺口中的改良应用。成立于1976年的非营利组织韩国电子研究所(Korea institute of electronics research)专门研究芯片、电脑和数字移动系统等先进技术。
本文采用一种经济的操作步骤，解决了水泥浆与气隙的亲和问题，为极性泥浆的应用提供了良好的指导。
阻挡层是一种具有多孔结构的聚合物膜，它要求在锂电池中具有高的热稳定性、高的离子通过率、防止锂枝晶的形成以及优异的阻燃性能。简单的疏离很难同时具备这些属性，现在改善疏离的常用方法是在疏离的外观上添加复合数据，如陶瓷疏离。间隙复合的方法很多，有浸泡式、静电纺丝式、涂覆式和相位转换式，各种方法使用的场景不同，成本也不同，涂覆式的成本较低。不同功能要求的阻隔剂也不同。一般情况下，常用的功能屏障有碳包覆型、金属氧化物型或两种复合型来提高使用屏障的强度。
传统的阻挡层是由PE、PP或两种混合物构成，外表为疏水性介质。目前常用的NMP微极性溶剂可以亲和分离，但NMP具有一定的污染程度和较高的成本，这在激烈的锂电池价格战中是不合适的，其他功能的纳米数据很少能加入对极性的猜测。
本文采用了第二种涂布方法，一种是将传统的阻挡层浸泡在氧化石墨烯溶液中，另一种是将氧化石墨烯与二氧化硅的混合物涂布。第一层为第二层提供了亲水环境，从而结束了障壁外部特性的转变。
实验所用石墨烯采用Hummers方法制备。制备了质量分数为0.02%的氧化石墨烯溶液，以体积比为20/1的异丙醇溶液为溶剂。涂装前，超声波弥散30分钟。将传统的屏障在溶液中浸泡15到30秒，然后在室温下晾干。氧化石墨烯和二氧化硅的混合溶液是质量分数为1%的氧化石墨烯水溶液。其他组分采用氧化石墨烯:SiO2: CMC=100:3:0.08的质量比。用刮刀涂上溶液，在60℃的真空中干燥。在消除了隔膜制造后，对其性能进行了测试。正极为氧化锂钴，负极为金属锂。对其间隙形状、接触角、离子电导率和电化学性能进行了比较。
聚烯烃空隙的疏水性主要由材料本身的疏水性和多孔结构组成。分隔外部的缠结纤维结构也有助于疏水性。水与阻挡面上聚乙烯分子的接触角较大，如图6所示，符合凯西-巴克斯特模型。因此，水基浆很难均匀润湿障壁。
