磁控溅射制备的陶瓷涂层SiO2/PP/AlF3隔膜对电池性能影响

作者：史佳倚; 姚莹梅; 闫佳琪; 孙超钦; 黄锋林^*

来源：储能科学与技术, 2021, 10(01): 229-236.

DOI：10.19799/j.cnki.2095-4239.2020.0319

• 磁控溅射
• 电池隔膜
• 涂层
• SiO2
• AlF3
• 锂离子电池

本工作利用磁控溅射技术对PP隔膜两侧分别物理沉积了厚度为200 nm的Si O2和Al F3陶瓷颗粒层,成功制备了Si O2/PP/Al F3功能隔膜,有效避免了传统涂覆法带来的厚度增加和孔隙率降低的缺陷。一方面,Si O2和Al F3陶瓷颗粒均具有优异的力学性能和化学稳定性,能够有效提高聚烯烃(PP)隔膜的耐热性;另一方面,Si O2和Al F3都是极性化合物,能够协同提高隔膜对电解液的亲和性,提高了锂离子的电导率,降低电池内阻。此外,Al F3的强路易斯酸性和低表面能有效抑制电解液的分解和锂枝晶的生长,提高锂离子电池的电化学性能和安全使用性能。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱分析技术(EDS)、差示扫描热量仪(DSC)、X射线光电子能谱仪(XPS)、孔隙率、电解液亲和率以及电化学性能测试对改性隔膜进行表征。结果表明,磁控溅射技术对改性隔膜的厚度和孔隙率影响很小;采用Si O2/PP/Al F3隔膜的锂离子电池,在0.2 C下的初始放电比容量达到164.98m A·h/g,50次循环后的比容量为154.87 m A·h/g,循环衰减率仅为0.12%;在5.0 C高电流密度下Si O2/PP/Al F3隔膜电池仍有102.07 m A·h/g放电比容量,循环性能、倍率性能明显优于传统的PP隔膜电池。Si O2/PP/Al F3功能隔膜的应用对高性能锂离子电池的研发具有积极意义。

• 单位
  江南大学