26864

بهبود ترشوندگي جداكننده هاي پلي پروپليني مورد استفاده در باتري هاي ليتيومي به روش اصلاح سطحي

كارشناسي ارشد

مهندسي شيمي- مهندسي پليمر

1398

1401/3/31

محمد فصيحي

مهندسي شيمي، نفت و گاز

در باتري¬هاي ليتيوم يوني جداكننده بين آند و كاتد قرار مي¬گيرد و وظيفه آن جابجايي يون¬ها و جلوگيري از اتصال بين آند و كاتد مي¬باشد. جداكننده¬هاي پليمري ميكرو¬تخلخل مبتني برمواد پلي اولفيني (PP/PE) به طور ويژه در باتري¬هاي ليتيوم يون بكار مي¬روند. اين مواد به دليل خواص برجسته از جمله: كم هزينه بودن، فرايند آسان، خواص مكانيكي خوب و پايداري شيميايي بيشتر مورد توجه قرارگرفته¬اند. اما به دليل ساختار غيرقطبي كه دارند درترشوندگي و نگهداري محلول¬هاي الكتروليتي ضعيف عمل مي¬كنند. در اين تحقيق جداكننده¬هاي پلي¬پروپيلن به روش خشك (بدون استفاده از حلال) تهيه شده¬اند و با استفاده از كشش كنترل شده در يك جهت، در آن تخلخل ايجاد شد. ميزان تخلخل بدست آمده در اين روش بيشتر از 50 درصد و ساختار حفرات به صورت كشيده و بيضي شكل بود. مشاهدات نشان مي¬دهد كه افرودن پلي¬پروپيلن مالئيكه و نيز تابش كرونا باعث بهبود ترشوندگي و ميزان جذب الكتروليت در جداكننده¬هاي پلي¬پروپيلني مي¬شود. به منظور تاييد تاثيرات اصلاح سطح بر روي نمونه¬ها، از آناليز¬هاي FTIR، زاويه تماس، جذب الكتروليت، پخش شوندگي قطره و پايداري حرارتي استفاده شد. نتايج نشان داد كه اصلاح سطح نمونه با مخلوط كردن 60 درصد پروپيلن مالئيكه و تابش دو دقيقه كرونا جذب الكتروليت را به ترتيب تا حدود 210و 130 درصد افزايش و زاويه تماس نمونه¬ها را تا 14 درصد كاهش داده¬است. در پايان نتيجه آزمون رسانايي يوني و شارژ نمونه¬ها در سل نشان داد كه مقاومت الكتروليت نمونه مخلوط شده با 40 درصد پروپيلن مالئيكه نسبت به نمونه با 60 درصد پروپيلن مالئيكه كمتر مي¬باشد و رسانايي يوني و ظرفيت شارژ بيشتري دارد.

1401/06/04

Improving wettability of polypropylene separators used in lithium batteries by surface modification method

6/21/2023 12:00:00 AM

Despite the variety of separators are commercially available, separators based on polyolefin (PP / PE) materials have received more attentions due to its outstanding properties such as low cost, easy processing, good mechanical properties and chemical stability. But, because of their hydrophobicity, their performance in wettability by electrolyte is poor. In this paper, the polypropylene separators were prepared by dry method (without the use of solvent) by stretching in one direction. The porosity obtained in this method was more than 50% and the thickness of the films was about 30 microns. To modify the wettability of the separators, blending with polypropylene-graft- maleic anhydride (PP-g-MA) anhydride has been used. The effect of corona discharge on surface modification of separators was studied, as well. The results showed that the addition of PP-g-MA as well as corona discharge significantly improved the wettability of polypropylene separators by electrolyte. FTIR analysis, contact angle, electrolyte adsorption, droplet dispersion and thermal stability were used to confirm the surface modification effects of the samples. The results showed that modification with 60% maleic propylene and two-minute corona irradiation increased the electrolyte absorption by about 210 and 130%, respectively, and reduced the contact angle of the samples by 14%. Finally, the result of ion conductivity test showed that PM40 resistance is lower than PM60 and has higher ionic conductivity.

پلي پروپيلن , جداكننده , اصلاح سطح , باتري ليتيوم¬يوني , تابش كرونا

polypropylene , separator , Surface modification , Lithium ion battery , Corona radiation

Zahra Azizi

Dr. Fasihi