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水热合成勃姆石纳米棒及其改性复合膜

2021-05-07罗传鹏袁双龙李红波杨云霞叶晓军

材料科学与工程学报 2021年2期

罗传鹏,袁双龙,李红波,杨云霞,袁 晓,柳 翠,叶晓军

(华东理工大学材料科学与工程学院,上海 200237)

1 前 言

锂离子电池因其具有能量密度高、循环寿命长等优点,成为近年来储能技术研究的热点,被广泛应用于便携式电子产品中,也正逐渐成为混合动力汽车(HEV)和电动汽车(EV)中储能设备的重要选择[1-3]。在锂离子电池中,隔膜能阻隔正负极,防止内部短路,同时提供锂离子的运输通道[4-5]。商用的聚烯烃隔膜,如PE或PP,遇到高温时会剧烈收缩,可能会导致电池内部短路,甚至出现发生爆炸等安全性问题[6]。为改善聚烯烃隔膜的热稳定性,在隔膜表面涂覆热稳定性良好的无机颗粒,如SiO2[7]、Al2O3[8]、TiO2[9]等,进行复合改性是一种有效的途径。Yang等[10]在PE上涂覆勃姆石制备复合膜,复合膜在180℃下热处理0.5 h后,尺寸收缩在3%以内,并且发现涂覆复合膜的热稳定性与涂层结构有关。此外,相比于Al2O3,勃姆石的莫氏硬度更小,在涂覆过程中不会划伤隔膜,且勃姆石含有结晶水,工业上也常用作阻燃材料。因此,勃姆石应用于涂覆复合膜将会有广阔的应用前景。而棒状结构具有弹性模量大和易于堆积等特点,能够制备得到更加稳定的涂层结构,提高涂覆复合膜的热稳定性能。

目前,勃姆石的制备方法主要有沉淀法[11]、溶胶-凝胶法[12]和水热法[13-15]等。水热法工艺简单,易实现,且可制备得到不同形貌的勃姆石。自从Bugosh[16]首次通过水热法制备得到了纤维状勃姆石以来,一维纳米勃姆石就因其独特的性质而引起广泛关注。……

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