Page 167 - 《精细化工》2021年第1期

第 1 期 吴 勰，等: 共混改性的 PEO/TPU/PVDF-HFP 基聚合物电解质的制备及性能 ·157·

分浸润吸液后取出，用过滤试纸沾吸表面除去膜上 从图 1 可以清晰地看出，不含 PVDF-HFP 聚合
多余的电解液后，称重并记为 m 1 。吸液率（ ）通 物电解质隔膜上出现不规则的龟裂状孔，而加入与
过下式计算： TPU 同等质量的 PVDF-HFP 的隔膜（图 1b）上的孔
  / %  m m  / m  100 （2） 分布不均匀、数量较少；随着 PVDF-HFP 量的增加，
1 0 0
隔膜上的孔数量逐渐增多，孔的分布越来越均匀；
式中：m 0 为聚合物电解质隔膜的初始质量，g；m 1
为聚合物电解质隔膜吸液后的质量，g。 图 1e 呈现分布均匀的多孔形貌，且孔径大小较为均
1.4 锂离子电池的测试 匀；有趣的是，再增加 PVDF-HFP 的量，图 1f 中隔
电池的组装和材料的保存均在充满惰性气体氩 膜孔径缩小、分布又呈现不均匀的状态，出现小面
气的手套箱中进行。参考文献 [18] 提前制备好磷酸铁 积无孔的区域。综上，说明规则孔的出现与加入
锂（LiFePO 4 ）正极材料，按照负极壳|锂片|电解液| PVDF-HFP 有关，而隔膜孔的分布和数量与加入
隔膜|电解液|正极材料|钢片|弹簧片|正极壳的顺序进 PVDF-HFP 的量有关，随着 PVDF-HFP 的加入，材
行装配，划线指顺序间隔，其中隔膜为聚合物电解 料在共混时分布更均匀。由于相同温度下不同沸点
质隔膜，正极材料为磷酸铁锂（LiFePO 4 ）。电池循 的溶剂挥发速率不同，隔膜在烘箱中进行蒸发相转
环性能测试：在室温下进行，充放电电压范围为 2.2~ 化时，在隔膜上出现许多天然的孔。
4.0 V，电流按照 LiFePO 4 的理论容量（1 C=170 mA·h/g） 图 2 为聚合物电解质隔膜的 EDS 图。从图 2 可
计算。 以清晰地看出，C 和 O 元素在 6 个隔膜中分布情况
大致相同，且占比较大；由于 N 元素在聚合物中含
2 结果与讨论
量较少，所以很难从图中看出其元素分布状况的变

2.1 结构与形貌 化；而 F 元素是随着 PVDF-HFP 用量的增大，元素
图 1 为聚合物电解质隔膜的 SEM 图。 分布越来越多。从图 2 也可以看出，各元素的分布
形态比较均匀，未出现大面积团聚情况，说明 3 种
高聚物在共混时分布较为均匀。

图 2 聚合物电解质隔膜的 EDS 图
Fig. 2 EDS images of polymer electrolyte separators
m(PEO)∶m(TPU)∶m(PVDF-HFP)分别为：a—3∶1∶0; b—3∶1∶1;
c—3∶1∶2; d—3∶1∶3; e—3∶1∶4; f—3∶1∶5，下同

图 1 聚合物电解质隔膜的 SEM 图 不同配比聚合物基体形成的聚合物电解质隔膜
Fig. 1 SEM images of polymer electrolyte separators 的 FTIR 谱图，见图 3。从图 3 可以看出，6 个聚合