DOI: 10.1007/s42765-022-00190-3

在此，研究者通过静电纺丝法将ZIF-67纳米颗粒和PAN纳米纤维结合起来，成功制备了柔性ZIF-67/PAN杂化膜。该杂化膜呈现出糖葫芦状结构，单根PAN纤维串接了一系列ZIF-67纳米颗粒。本研究讨论了电纺ZIF-67/PAN膜的形态、电解质润湿性、耐热性、柔性和电化学性能。在不同比例ZIF-67制备的膜中，30%ZIF-67/PAN膜表现出优异的耐热收缩性（在200℃下1h内保持不变）、良好的电解质吸收率（556.39%）、较宽的电化学窗口（约5.25V）和高离子电导率（2.98mS/cm）。当用作锂离子电池（LIBs）隔膜时，由30%ZIF-67/PAN膜组装的电池在1C下循环300次后表现出优异的额定容量和86.9%的高容量保持率。更重要的是，用ZIF-67/PAN膜组装的电池重复弯曲1000次仍显示出高倍率性能，在1C下循环100次后的容量保持率为92%。表征和电化学测试表明静电纺丝制备的ZIF-67/PAN柔性膜有望作为高安全性和高性能的先进电池的理想隔膜。

图1.a）ZIF-67/PAN复合膜的简易静电纺丝工艺机理图；b）电纺30%ZIF-67/PAN柔性膜的数码照片。分别为ZIF-67、PAN和30%ZIF-67/PAN膜的c）XRD和d）FTIR结果；e）ZIF-67、PAN和ZIF-67/PAN膜的XPS光谱，以及高分辨率Co2p（f）和N1s（g）

图2.a）ZIF-67纳米粒子、b）PAN和c）30%ZIF-67/PAN的SEM图像和直径分布；d,e）30%ZIF-67/PAN复合膜的EDS元素映射

图3.不同ZIF-67含量的电纺ZIF-67/PAN膜和Celgard 2325在25℃时的孔隙率、电解质吸收率和离子电导率

图4.a,b）Celgard 2325隔膜和不同ZIF-67含量的电纺ZIF-67/PAN膜的动态电解质接触角测试。c）不同ZIF-67含量的电纺ZIF-67/PAN膜和Celgard 2325隔膜分别经150℃和200℃热处理前后的光学照片

图5.a）Celgard 2325和ZIF-67/PAN隔膜的DSC曲线；b,c）ZIF-67颗粒和不同ZIF-67含量的ZIF-67/PAN电纺膜的TGA结果

图6.a）配备Celgard 2325隔膜、PAN和ZIF-67/PAN电纺隔膜的电池（不锈钢/隔膜/不锈钢）的奈奎斯特图；b）使用Celgard 2325隔膜、PAN和ZIF-67/PAN电纺隔膜的电池（不锈钢/隔膜/锂）的线性扫描伏安曲线

图7.a）采用Celgard 2325、PAN和ZIF-67/PAN隔膜的电池的额定容量；配备Celgard 2325、PAN和ZIF-67/PAN隔膜的电池在b）0.1C和c）3C下的放电容量和电压曲线；含d）电纺30%ZIF-67/PAN隔膜和e）Celgard 2325隔膜的电池在1C下的充放电曲线；f）电纺30%ZIF-67/PAN隔膜与文献中其他隔膜的额定容量比较；g）使用Celgard 2325、PAN和ZIF-67/PAN隔膜的电池在1C时的放电容量和库仑效率

图8.Celgard 2325、PAN和不同ZIF-67含量的ZIF-67/PAN膜的应力-应变曲线

图9.a）电纺ZIF-67/PAN膜的反复弯曲示意图；b）具有C-200、C-500和C-1000柔性膜的电池的额定容量；c）使用30%ZIF-67/PAN、C-200、C-500和C-1000隔膜的电池在不同电流密度下的比容量比较；d）具有C-200、C-500和C-1000柔性膜的电池在1C时的放电容量和库仑效率；e）配备30%ZIF-67/PAN、C-200、C-500和C-1000隔膜的电池在不同循环下的比容量比较

图10.使用Celgard 2325、30%ZIF-67/PAN、C-200、C-500和C-1000柔性膜的电池在a）0.1C、b）1C和c）3C下的放电容量和电压曲线；含d）C-200、e）C-500和f）C-1000混合膜的电池在不同循环下的充放电曲线