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第 7 期 徐 健，等: 氧化铝/丙烯酸酯乳液改性聚乙烯隔膜的制备及性能 ·1323·

能铺展开。从接触角数据可以看出，电解液在 PE
隔膜表面接触角为 62.56°，而在涂覆 PE 隔膜表面接
触角降低至 9.73°，同时 PE 隔膜的吸液率为 85%，
涂覆 PE 隔膜的吸液率为 165%，以上均表明涂覆 PE
隔膜具有更好的电解液润湿性。这是由于环状或链
状碳酸酯溶剂组成的电解液具有较好的极性，而 PE
隔膜表面的疏水性较强，难以浸润。氧化铝具有较
好的亲水性且比表面积较大，使得涂层含有大量的
孔洞，可显著提高涂覆 PE 隔膜对电解液的浸润性

和吸收性能。
图 1 加入不同用量含氟表面活性剂的陶瓷浆料的表面

张力和接触角
Fig. 1 Effect of addition amount of fluoro-containing
surfactant on the surface tension and contact angles
of the ceramic slurry

a、c—PE 隔膜；b、d—涂覆 PE 隔膜
图 3 隔膜对电解液的浸润状态和电解液在隔膜上的接
触角
a—0；b—0.05%；c—0.10%；d—0.15%；e—0.20% Fig. 3 Wettability and contact angles of the separators
图 2 加入不同质量分数表面活性剂的陶瓷浆料与 PE 的
接触角 2.3 涂覆 PE 隔膜的表面形貌
Fig. 2 Contact angles between PE separators and ceramic 对 PE 隔膜、涂覆 PE 隔膜的表面形貌及 150 ℃
slurry containing different mass fraction of fluoro-
containing surfactant 耐热后的表面状态进行 SEM 观察，如图 4 所示。

由图 1、2 可见，陶瓷浆料与 PE 膜接触角为
87.42°，含氟表面活性剂的加入可显著改善浆料的
润湿性，随着表面活性剂用量的增加，其接触角逐
渐降低。未添加含氟表面活性剂时，浆料的表面张
力为 37.0 mN/m，随着含氟表面活性剂用量的增加，
表面张力显著降低。图 2c 显示，含氟表面活性剂的
渗透力较好，可以显著降低陶瓷浆料在 PE 表面的
接触角，改善陶瓷浆料在 PE 表面的分散效果。含
氟表面活性剂用量为陶瓷浆料质量的 0.10%时，浆
料的表面张力为 28.5 mN/m，在 PE 表面的接触角为

30.70°，可以在 PE 表面均匀分散。
图 4 初始 PE 隔膜（a）及涂覆 PE 隔膜（b），150 ℃耐
2.2 隔膜对电解液的浸润性、吸收性
热后 PE 隔膜（c）及涂覆 PE 隔膜（d）的表面状态
在锂离子电池中隔膜起到将电芯正极和负极隔 Fig. 4 SEM images of bare PE separators (a) and the
开的作用，而且隔膜吸收电解液后提供锂离子传导 coated PE separators (b); SEM images of the PE
separators (c) and the coated PE separators (d) after
通道，因此，隔膜的浸润性对锂离子电池性能起着 heat treatment at 150 ℃
至关重要的影响 [24] 。利用微量注射器取 4 μL 电解液
滴在 PE 隔膜、涂覆 PE 隔膜表面，30 s 浸润状态如 由图 4 可知，PE 隔膜表面具有大量曲折贯通的
图 3 所示。 纳米微孔，涂覆 PE 隔膜表面主要由平均粒径为
电解液在涂覆 PE 隔膜表面很快被浸润、吸收， 0.6 μm 的氧化铝组成，存在很多微型通道和孔隙。
而电解液在 PE 隔膜表面仍然保持着液滴形状，未 150 ℃耐热后，PE 隔膜出现严重的热收缩，表面微