PVDF隔膜本体改性之共混改性研究

PVDF隔膜本体改性之共混改性研究

共混改性

PVDF隔膜的共混改性工艺简单，只需PVDF在主聚合物中加入其他聚合物或填料，共混溶解PVDF共混隔膜。共混改性操作简单，不需要繁琐的后处理工艺，是目前最常用的PVDF隔膜改性手段。

根据材料的类别和属性，PVDF隔膜共混改性可分为无机填充改性和有机共混改性。无机填充改性主要是PVDF陶瓷填料与主体混合，如SiO2、TiO2、Al2O3、CeO2、MgO、ZnO和NiO等等，这些填料可以减少PVDF结晶度通过Lewis酸与电解质中的离子物质相互作用，以改善PVDF隔膜电池的充放电性能。

纳米陶瓷填料的加入改进了PVDF隔膜基体的机械稳定性可以防止PVDF隔膜热收缩和机械故障。纳米填料在PVDF隔膜中的分散性非常重要。为了有效发挥纳米填料的作用，必须确保其存在PVDF隔膜中的分散水平达到纳米级。

有机共混改性是指共混PVDF添加其他聚合物基体。聚合物的存在使PVDF无定型区在结构中产生，从而减少PVDF隔膜结晶，进而提升PVDF隔膜的液体电解液亲和性。与此同时，PVDF作为物理交联点，微晶区提供了足够的力学强度。共混隔膜还具有两种聚合物基体的特性，表现出更好的特性。与无机填充改性类似，由于共混隔膜中两种聚合物基体的兼容性也非常重要有机共混改性需要选择PVDF聚合物材料兼容性好。

Wang等将PVDF粉末在N－甲基吡咯烷酮(NMP)溶剂溶解后，加入一定量直径30nm的Al2O3纳米颗粒，然后在行星球磨机中继续球磨，使Al2O3颗粒分散均匀，然后通过溶解铸膜法制备不同的颗粒Al2O3含量的PVDF共混隔膜。结果发现，Al2O3含量较高的PVDF隔膜，多孔结构高，热稳定性好。不同Al2O3含量的PVDF隔膜，在℃烘箱中烘烤30min后期状态如图所示。

PVDF锂离子电池隔膜性能优异，但也需要改性不同Al2O3含量PVDF隔膜热稳定性

可见，纯PVDF隔膜在热暴露试验中表现出最严重的热收缩，而样本AAl2O由于热稳定性好，3含量最高，热稳定性好Al2O热扩散系数极低，具有热阻性能，能有效提高PVDF隔膜的热稳定性。

Wu热相分离法等(TIPS)制备了一系列不同的聚丙烯腈(PAN)含量的PVDF/PAN共混隔膜，结果发现，PAN的加入提高PVDF/PAN当PAN当质量分数为20%时，其抗拉强度为纯PVDF隔膜时(0.74±)MPa提高至(1.53±0.23)MPa。在热稳定性方面，PAN加入提高了共混隔膜的熔点，从而表现出更好的热收缩率。在热稳定性方面，PAN加入提高了共混隔膜的熔点，从而表现出更好的热收缩率。PAN质量分数为10%~40%热收缩率为21.1%降低至11.6%。在电池充放电循环稳定性方面，PAN在充电过程中，锂离子电解液具有更好的亲和力，可阻碍锂枝晶的形成，因此，PVDF/PAN可逆充放电循环性能更好。

广大科研人员对共混改性做了大量研究。无机填充改性，还出现了蒙脱土(MMT)、氧化石墨烯(GO)等待无机填料；除上述有机共混改性外，PAN之外，还有聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷(PEO－PPO－PEO)、聚甲基丙烯酸甲酯(PEO－b－PMMA)、羟基聚丁二烯接枝甲氧基聚乙二醇(HTPB－g－MPEG)等改性聚合物。