高韧性高导电PTFE基干法自支撑膜技术研究

作     者：高桂红 李珅珅 张薇 梁圣杰 韩甜 巫湘坤 

作者机构：郑州中科新兴产业技术研究院河南省储能材料与过程重点实验室 龙子湖新能源实验室 中国科学院过程工程研究所离子液体清洁过程北京重点实验室 

出 版 物：《储能科学与技术》 (Energy Storage Science and Technology)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：0808[工学-电气工程] 07[理学] 070205[理学-凝聚态物理] 08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0702[理学-物理学] 

基　　金：河南省科技攻关(242102241044) 河南省重点研发计划(221111240100) 河南省重点研发专项(241111241500) 

主　　题：干法技术 自支撑膜 聚四氟乙烯 高韧性 高导电 

摘      要：基于聚四氟乙烯可纤维化的特性，先将原材料预纤维化形成均匀的混合物后经热辊压的方法制备了干法自支撑膜。通过此方法制备的干法膜片厚度达到120-200μm，负载量达到36-60mg/cm2，面载量7.26-12.11mAh/cm2，是目前商业化湿法电极面载量的2-4倍左右；膜片的表面、截面扫描电镜显示原颗粒状的聚四氟乙烯粘结剂在混合和热压过程被充分的纤维化，制备过程中形成的纳米纤维状粘结剂在电极膜中均匀分布，聚四氟乙烯纤维丝、导电剂广泛地围绕在活性颗粒的周围，并在膜片内形成充裕的“3D网状结构；膜片具有良好的亲液性能，测量的光学接触角介于97°-112°之间；此膜电极片具有较强的机械性能，最大拉断力为2.64MPa，膜片伸长率高达34.64%，较好的力学性能完全可以应用于卷绕等工序中保持膜片的完整性；膜片具有低至13.58mΩ·cm的电子电阻率；200μm的超厚电极0.05C充放电的首次充放电效率为87.51%，放电比容量为209.60mAh/g，1C倍率下放电克容量最高为160 mAh/g。通过本研究认为聚四氟乙烯纤维化技术推进低成本规模化电极制备技术是可行的，为能源的高效利用提供了可靠的解决方案。