DOI: 10.1016/j.memsci.2022.121004

隔膜对锂离子电池（LIBs）的热安全性和储能性能具有重要意义。电纺聚酰亚胺（PI）纤维耐热隔膜由于其高热稳定性和电化学稳定性而成为一种潜在的商用聚烯烃基隔膜。然而，它们在锂离子电池中的应用受到不理想大孔径（约2μm）的限制，这会导致电池的枝晶生长和热失控。在此，本研究展示了一种简单且可扩展的策略，通过混合静电纺丝聚酰胺酸和聚苯乙烯，随后进行热酰亚胺化，制备了具有窄孔径（0.78μm）的交联PI纤维（c-PI）耐热隔膜。c-PI隔膜中的电纺纤维呈带状，相邻纤维之间具有粘合结构，而未添加聚苯乙烯的PI隔膜则没有观察到此类结构。与PI隔膜相比，c-PI隔膜具有更高的孔隙率、更好的电解质吸附性和更高的离子电导率。与采用PI和Celgard隔膜的电池相比，采用c-PI隔膜的电池在10C下循环1600次后表现出显著提高的电化学性能，容量高达100.1mAh/g。总体而言，这项工作为开发用于安全LIBs的先进电纺纤维膜提供了一条可行且有效的途径。

图1.交联PI和PI隔膜的制备过程示意图。

图2.（a,b）c-PI和（c,d）PI样品的SEM照片。（e,f）分别为c-PI和PI的孔径分布。

图3.（a）c-PI和PI的FTIR光谱。（b）c-PI、PI和Celgard的电解质接触角。（c,d）分别为c-PI、PI和Celgard的电解质吸收和电解质保留。

图4.（a）显示c-PI和Celgard阻燃性能的数字图像。（b）c-PI、PI和Celgard在25、150和250℃时的热收缩率。（c,d）分别对c-PI、PI和Celgard进行TG和DSC实验。

图5.（a,b）“不锈钢/隔膜/不锈钢”的奈奎斯特图，以及（c）分别带有c-PI、PI和Celgard隔膜的“锂/隔膜/锂”电池。（d）配备c-PI、PI和Celgard隔膜的“锂/隔膜/不锈钢”电池的LSV曲线。

图6.（a-c）分别在0.2、1和10C下进行第3次循环的充电/放电曲线。（d）配备c-PI、PI和Celgard隔膜的电池在不同电流密度下的比容量。（e）配备c-PI隔膜的电池在10C下的循环性能（左轴）和库仑效率（右轴）。