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第 38卷 第 11期 核 技 术 Vo1．38，No．11 2015年 l1月 NUCLEARTECHNIQUES November2015 聚丙烯膜辐射接枝聚丙烯酰胺制备锂离子二次 电池隔膜研究 缪小莉 1,2 李吉豪 向 群 徐甲强 李林繁 李景烨 1(上海大学 上海 200444) 2 (中国科学院上海应用物理研究所 嘉定园区 上海 201800) 摘要 通过共辐射接枝的方法将聚丙烯酰胺(Polyacrylamide，PAAm)接枝到聚丙烯(Polypropylene，PP)膜上，研 究了丙烯酰胺单体浓度对接枝率的影响。接枝前后隔膜的红外光谱(Fouriertransform infraredspecrtoscopy, FT-IR)对比表明，聚丙烯酰胺 已经成功接枝到PP膜上，对隔膜的热性能、机械性能、电导率等性能进行了表 征。将隔膜组装成扣式电池后，充放电循环性能测试结果表明，在相同条件下以PP．g．PAAm作为隔膜的锂离 子电池性能优于以原始PP作为隔膜的电池性能。 关键词 锂离子电池，聚丙烯，丙烯酰胺，辐射接枝，隔膜 中图分类号 TL13，TQ325．1 DOI：10．11889~．0253-3219．2015．his．38．110302 锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长、安 改性技术主要有接枝 卜】、复合、共混、填充等。 全性能高等优点，被广泛应用于个人电脑、相机、 复合改性隔膜能改善隔膜的机械强度、界面稳定性 手机等便携式数码 电子产品中』【J。锂离子电池是一 等，但由于不同材料层间作用力弱，且厚度较大， 种浓差 电池，其工作过程是 Li在正负两电极之间 造成隔膜 内阻较大 。不同的聚合物，使得共混改性 来回嵌入和脱嵌的过程L4J，被形象地称为 “摇椅 电 存在着性质差异、加工条件苛刻和工艺复杂的问题 。 池”。典型的锂离子 电池通常由隔膜、电解液、正极 而无机纳米颗粒填充电池隔膜虽能提高性能，但需 和负极组成。正极一般为过渡金属氧化物和锂的化 要找出最佳添加量来协调隔膜的各项性能 。这些 合物 (如钴酸锂、锰酸锂等)，负极由碳素材料组成。 方法虽各有优点，但也都存在一定缺陷。 电解液由导电锂盐 (如六氟磷酸锂、高氯酸锂等) 辐射接枝是一种应用广泛的聚合物改性方 和有机溶剂 (如碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯等)构成， 法 卜J，通过高能电离辐射作用于聚合物使之产生 主要作用是提供锂 离子 (Li)及锂离子通过的通 自由基，进而引发单体进行接枝聚合，无需添加剂 道 锂离子 电池充 电时，从正极脱嵌生成的锂离 且操作简单易行。本课题组已经在辐射接枝方面取 子经过电解液后运动到负极，嵌入到负极碳素材料 得 了大量 的研 究成果 ，通过在 聚偏氟 乙烯 的微孔中；与之相反，放电时则嵌在负极碳层中的 (Poly(vinylidenefluoride)，PVDF)粉体上接枝丙烯 锂离子脱出，又通过电解液回到正极。电池隔膜是 酸、甲基丙烯酸及丙烯酰胺，成功制备出具有 良好 电池的重要组成部分，它能够阻止电池正负极接触， 亲水性的PVDF改性微滤膜n卜叭。丙烯酰胺是一种 防止电池短路，同时多孔结构又能保证锂离子的快 极性单体 2【，主要用于水的净化处理、纸浆的加工 速通过，隔膜对电池的电容量、循环特性、安全性 及管道 的内涂层等，与极性 电解液也有一定的相容 能等都有很大的影响。聚烯烃隔膜因具有价格低廉、 性 。因此，本文利用Y射线共辐射接枝技术，在聚丙 化学稳定性和热稳定性优异等[6