纤维素/LDH纳米复合膜材料的制备与应用

本项目针对聚烯烃锂离子电池隔膜材料耐高温性能差，价格昂贵等问题，拟采用剥离再组装的方法将不同种类的层状双金属氢氧化物（LDH）纳米片同纤维素衍生物进行复合，制备纤维素/LDH纳米复合材料，研究其形貌、结构和性能。进而采用静电纺丝的方法，制备纤维素/LDH纳米复合薄膜，控制薄膜的孔隙率、孔径及分布、厚度和形貌结构等因素，研究其作为锂离子电池隔膜材料方面的性能。本项目赋予了纤维素基功能材料新的结构，同时为LDH纳米片自组装过程的控制开辟新的途径，为研究价格低廉、性能优异的纤维素基无纺布锂离子电池隔膜材料提供实验依据，奠定理论基础。

价格低廉的纤维素材料应用在电池隔膜领域中存在的机械性能差及稳定性不好等问题，本研究工作针对这些问题，在纤维素基体中引入无机层状双金属氢氧化物（LDH），通过制备纤维素/LDH 纳米复合材料来改善以上提到的不足。首先，通过不同的合成方法制备了尺寸和形貌不同的多种LDH晶体，并且获得了微米和纳米不同尺度的2D纳米片。然后，通过剥离再组装的方法，研究了带有负电荷的多糖类高分子，如羧甲基纤维素、海藻酸钠，与LDH纳米片在溶液中的组装过程，实现了LDH纳米片在水溶液中良好的稳定与分散，探索其作用机理主要为正负电荷相互吸引以及多糖高分子良好的亲水作用。制备了具有“三明治”结构的天然多糖/LDH纳米复合材料。并且，应用静电纺丝的方法制备了醋酸纤维素/LDH纳米复合多孔的无纺布薄膜，获得了纺丝条件与无纺布薄膜结构和性能之间的关系。进而研究了无纺布薄膜的孔隙率、孔径及分布、热稳定性、力学性能等性质，为纤维素应用为电池隔膜积累了相关数据。本项目基本按照研究计划完成。