导语部分

隔膜是锂电池关键上游材料，是一种具有纳米级微孔的高分子功能材料。隔膜的主要功能是隔离正负极并阻止电子穿过，同时允许离子通过，从而完成在充放电过程中锂离子在正负极之间的快速传输。隔膜性能的优劣直接影响着电池内阻、放电容量、循环寿命及电池安全性能的好坏。

本文梳理了近期静电纺丝技术制备电池隔膜的研究进展，供大家学习。

1. J. Membr. Sci.：PVdF/PAN/VNs纤维膜的制备及其在锂金属电池中的应用

➣嘉兴学院刘海清&李雷首次通过一步静电纺丝法制备了多尺度结构的聚偏氟乙烯/聚丙烯腈/蛭石纳米片（PVdF/PAN/VNs）纤维膜。

➣所制备的PVdF/PAN/VNs纤维膜显示出多尺度结构，其中VNs嵌入PVdF/PAN纤维中，具有高孔隙率和互穿孔，有利于使Li+在隔膜/电极界面处的通量分布均匀，从而抑制Li枝晶的形成和生长。

➣由于PAN和VNs与液体电解质的协同作用，所制备的PVdF/PAN/VNs纤维膜表现出良好的润湿性、较高的离子电导率、较强的拉伸强度、优异的热稳定性和增强的电化学稳定性，从而保证了锂金属电池性能和安全性的提高。

➣与Celgard膜基电池相比，所制备的PVdF/PAN/VNs基膜Li/Li4Ti5O12电池表现出更好的倍率性能，在10C下的放电容量为139.3 mA h g-1，而PVdF/PAN/VNs膜基Li/Li电池显示出稳定的锂电镀/剥离行为，且过电位较低。

DOI: 10.1016/j.memsci.2020.118996

2. J. Appl. Polym. Sci.：通过PVA/丙二酸的静电纺丝改善锂离子电池的PAN隔膜性能

➣这项研究的主要目的是改善由静电纺丝技术制备的基于聚丙烯腈（PAN）的锂离子电池隔膜的热收缩率和润湿性。

➣为了实现这一目标，使用丙二酸（MA）作为交联剂，形成了PAN与高亲水性聚乙烯醇（PVA）的混合物。由于PVA具有优异的亲水性且在隔膜内部形成网络，该隔膜的性能得到了显著改善。

➣在5wt％PVA和5wt％MA（样品F4）的最佳浓度下，观察到其润湿性提高（接触角从纯PAN的85°增加到F4隔膜的42°）。电解质的吸收率显著提高，F4样品的电解质吸收率提高到1,150％，比PAN（430％）高出2.67倍。

➣其离子电导率为3.03 mS/cm，较宽的电化学稳定窗口为5.2V，初始放电容量为156.4 mAh/g。

DOI: 10.1002/app.50088

3. Fibers Polym.：由直径均匀的电纺聚丙烯腈非织造纤维制备锂离子电池隔膜

➣采用优化的静电纺丝参数，以直径均匀的聚丙烯腈（PAN）纤维为原料制备了锂离子电池隔膜。在这项工作中，将变异系数（CV）作为评估纤维直径均匀一致性的指标之一。将最均匀的纤维膜与具有不同均匀性的对照组进行比较。

➣将该膜组装到由钴酸锂正极和石墨负极组成的纽扣电池中，并测试电池的性能。随着纤维直径均匀性的增加，离子电导率提高，界面电阻降低。

➣该隔膜提高了放电容量（在0.2C速率下为181 mAh·g-1），C-速率循环性能和库仑效率（99.64％），这表明均匀的膜可作为高性能锂离子电池隔膜的候选材料。

DOI: 10.1007/s12221-020-1243-4

4. Scr. Mater.：静电纺丝制备聚偏氟乙烯/Si3N4复合隔膜与电极的组合物，用于钠离子电池

➣合肥师范学院訾振发&中国科学院固体物理研究所戴建明通过在Na2Ni[Fe（CN）6]电极上直接静电纺丝聚偏氟乙烯（PVDF）/Si3N4共混溶液，制备出一种柔性隔膜@电极组合物。

➣该组合物通过隔膜和电极中β-PVDF的-CH2-CF2-链紧密交联，从而在柔性、热稳定性、拉伸强度和界面电阻方面具有独特的优势。

➣PVDF/Si3N4隔膜具有更高的孔隙率（84.2％）和离子电导率（4.1×10-3 S cm-1），从而使该组合物表现出优异的电化学性能，且初始库仑效率高达96.8％，503次循环后的容量保持率为92.2％，在5C下的倍率性能为78 mAh g-1。

DOI:10.1016/j.scriptamat.2020.08.053

5. Chem. Eng. J.：兼具硬度和韧性的芯鞘结构纳米纤维隔膜用于锂金属电池

➣天津工业大学康卫民&程博闻展示了一种可持续的策略，通过同轴静电纺丝技术创建兼具硬度和韧性的核-壳结构聚酰亚胺@氟化聚间苯二甲酰间苯二胺（PI@F-PMIA）纳米纤维隔膜。

➣具有良好耐热性和断裂韧性的PI芯层可作为稳定且有力的骨架支撑，即使当电池处于潮湿的工作环境中，也可确保PI@F-PMIA隔膜的结构稳定性。

➣凝胶F-PMIA壳层可以使PI@F-PMIA膜与电解质有更紧密的接触，进一步增强电解质的亲和力，从而提高离子传输能力。

➣组装好的基于PI@F-PMIA的锂金属电池具有出色的循环稳定性，在0.5C的速率下经过200次循环后，容量保持率为83.1％，库仑效率为99.7％，并具有优异的速率恢复能力。

DOI:10.1016/j.cej.2020.126542

6. J. Power Sources：聚苯并咪唑纳米纤维隔膜对锂离子电池安全性和性能的影响

➣深圳大学王雷通过静电纺丝技术制备了聚芳基醚苯并咪唑（OPBI）无纺布作为LIBs的高安全性隔膜。

➣OPBI膜具有出色的稳定性，例如在200℃下无收缩，在800℃下剩余重量超过54％，甚至在着火时也没有燃烧，相对于Li+/Li的电化学稳定窗口超过5.75V。

➣与Celgard 2400隔膜相比，OPBI膜可有效抑制Li枝晶的生长，因为它与Li阳极具有出色的界面相容性。

➣使用OPBI膜的Li/LiFePO4电池具有良好的循环稳定性（在300个循环中的比容量保持率达94％）和优异的倍率性能。

DOI:10.1016/j.jpowsour.2020.228624

7. Chem. Eng. J.：基于相分离机理的表面改性电纺聚丙烯腈纳米膜用于锂离子电池隔膜

➣本工作介绍了电池隔膜的最新研究进展，并分析了不同类型隔膜的主要性能。

➣尽管研究人员在这方面已做出了巨大的努力，但仍然有必要基于电池组件新材料的开发来改善其特性。

➣本文还综述了基于聚合物和陶瓷材料的固体电解质从传统电池向固态电池过渡的最新进展，以期为下一代高性能、安全和可持续的电池提供参考。

➣本文还介绍了锂离子电池隔膜的主要研究方向和未来发展趋势。

DOI:10.1016/j.ensm.2019.07.024

8. RSC Adv.：高性能勃姆石/聚丙烯腈复合纳米纤维膜用于聚合物锂离子电池

➣华南理工大学袁文辉使用静电纺丝技术制备了一种新型勃姆石/聚丙烯腈（BM/PAN）复合纳米纤维膜。

➣实验结果表明与商用聚丙烯（PP）隔膜相比，在LiCoO2/Li电池中BM/PAN复合纳米纤维隔膜具有独特的三维（3D）互连结构、更高的孔隙率、更大的电解质吸收率、更高的热稳定性和更好的电化学性能。

➣含30wt％BM/PAN膜的电池具有最高离子电导率（2.85 mS cm-1），最宽的电化学稳定性窗口（5.5 V vs.Li+/Li），从而导致其在0.5 C下的100次循环后，仍具有最高的初始放电容量（162 mA h g-1）和最大的容量保持率（90.7％）。

DOI: 10.1039/d0ra02401e