锂电池隔膜等离子体镀膜.pdf

摘要 本文采用等离子体增强化学气相沉积的方法在锂离子电池用微孔聚丙烯隔 膜表面沉积氧化硅，对隔膜进行表面改性。研究等离子体(Ar，O2 )放电处理和氧 化硅涂层对隔膜的热性能、表面润湿性、机械性能，抗电解液腐蚀性和电性能的 影响，以期提高隔膜的热稳定性和锂离子电池安全性。 实验采用电容耦合等离子体源(CCP) ，13.56MHz的射频电源用于产生等离子 体。以挥发性的六甲基二硅氧烷(HMDSO)为单体，O2 为反应气体，Ar为辅助放 电气体沉积氧化硅薄膜。通过傅里叶红外光谱(FTIR)表征所制备的氧化硅薄膜的 成分，原子力显微镜(AFM)和扫描电子显微镜(SEM)表征样品表面形貌，采用接 触角测量仪(Video WCA)研究沉积薄膜的表面润湿性，表面轮廓仪(台阶仪)用于 测量氧化硅薄膜的厚度和沉积速率。同时测量了处理前后隔膜的力学性能、孔隙 率和电解液吸附量。最后将处理后的隔膜用于扣式半电池的组装，测试其倍率充 放电性能、周期循环特性和交流阻抗谱等电化学性能。得到的结论为： 1 、氧化硅表面的接触角随着混合气体中O2 含量的增加而降低。在 O2 :HMDSO= 1:2 处出现沉积速率极大值； 2 、采用不同等离子体对微孔聚丙烯隔膜进行放电处理，O 放电处理能明显 2 提高隔膜的润湿性，显著提高隔膜的孔隙率和电解液吸附量。但是，Ar和O 等 2 离子体放电处理后隔膜的力学性能均出现较大幅度降低； 3、在微孔隔膜表面沉积氧化硅涂层，当O :HMDSO=8:1 时，隔膜表面的水 2 接触角可降至 36 °左右。氧化硅涂层能在一定程度上能降低聚丙烯隔膜的热收 缩率； 4 、氧化硅薄膜在较小厚度时不会影响电池的倍率放电和周期循环特性，能 降低其阻抗值，但是当氧化硅厚度的进一步增加会增加电池阻抗，充放电性能出 现异常，影响电池使用稳定性。 关键词：等离子体增强化学气相；微孔聚丙烯隔膜；锂离子电池；氧化硅； 性能 I ABSTRACT The microporous polypropylene separator of Li-ion battery was modified by SiOx coating via plasma enhanced vapor chemical deposition (PECVD) technology. For the purpose of improvement the thermal stability of separator and safety of the battery, the investigation of the sort of plasmas (Ar, O ) and 2 SiOx coating on thermal shrinkage, wetting property, mechanical property, anti-corrosion of electrolyte and electrical performance of membrane were performed in this thesis. In here the radio frequency (13.56MHz) capacitively coupled plasma was employed to deposited SiOx coating, in which