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随着锂离子电池在新能源汽车、智能电网、特种军备等领域的应用,对锂离子电池的安全性、内阻等特性提出了更高的要求。对此,本论文基于聚酰亚胺材料具有热稳定性好、不易燃烧、由于分子结构中含有多个氮原子因此可期待其对极性有机电解液有良好亲和性等特点,合成并研究了聚酰亚胺在锂离子电池材料中的应用。与此同时,还进行了软模板法制备有序介孔结构聚酰亚胺薄膜的探讨。主要研究内容及成果如下: 1)通过1,4-双(4-氨基-2-三氟甲基苯氧基)苯,4,4-二氨基二苯醚和3,3,4,4-二苯砜四羧酸二酐进行缩聚反应,成功合成了较高分子量且热稳定性较好的聚酰亚胺(PI)。GPC分析结果表明,该聚合物的数均分子量为14万,远高于文献的8.9万;热重分析表明,PI在800℃时的重量保留率为16.9%,而相应的聚偏氟乙烯(PVDF)材料在该条件下完全分解掉。 2)研究了合成的PI作为锂离子电池电极活性物质粘结剂的电池性能。电化学分析结果表明,将其与无纺布聚酰亚胺隔膜进行组合,得到的电池内阻小于PVDF粘结剂和聚乙烯隔膜(PE隔膜)的组合。同时,在1C的电流密度下,经过200次循环,前一种组合的容量保留率比后一种高出约30%。 3)用“非溶剂诱导相分离法”将合成的PI制成多孔薄膜,研究了该多孔薄膜作为锂离子电池隔膜材料的相关性能。电解液接触角测试结果表明,该多孔薄膜和PE隔膜的接触角分别为16.00°和52.50°,表明该多孔隔膜与电解液具有更好的浸润性;电化学测试结果表明,将合成的PI粘结剂与该多孔薄膜进行组合,其内阻小于PVDF粘结剂与PE隔膜的组合,在2C的电流密度下,经过200次循环,前一种组合的容量保留率是后一种的1.4倍。 4)以均苯四甲酸二酐和4,4-二氨基二苯醚为原料,以F127表面活性剂为软模板,进行了制备有序介孔结构聚酰亚胺材料的探索性研究,得到了对后续相关研究有参考价值的数据。