聚烯烃隔膜热稳定性较差,导致锂离子电池(LIBs)在100℃旁边会涌现短路和热失落控征象。在此,研究者以聚酰亚胺(PI)为核材,聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物(PVDF-HFP)为壳材,通过同轴静电纺丝法制备了PI/PVDF-HFP复合隔膜。与Celgard 2400比较,PI/PVDF-HFP隔膜不仅在200℃时表现出可忽略不计的热紧缩和精良的阻燃性,而且具有更高的孔隙率和电解质接管率以及出色的润湿性,有利于降落界面阻抗并提高离子电导率。配备PI/PVDF-HFP隔膜的4.5V高压LiCoO2/Li电池的初始放电比容量为181mAh/g,循环300次后容量保持率为95%,同时还显示出精良的倍率性能。加速量热法(ARC)测试表明,配备PI/PVDF-HFP隔膜的4.5V LiCoO2/Li电池的热失落控起始温度为190℃,表明PI/PVDF-HFP隔膜具有出色的安全性。
图1.ARC H-W-S事情事理及程序参数。
图2.(a-b)PI/PVDF-HFP隔膜的SEM图;(c-d)截面图;(e-f)PI/PVDF-HFP隔膜的元素分布图;(g)PI/PVDF-HFP纳米纤维的直径分布图;(h-i)5秒后PI/PVDF-HFP和Celgard 2400的打仗角图像。

图3.(a)PI/PVDF-HFP的拉伸强度图像;(b)PI/PVDF-HFP隔膜的红外光谱图;(c)PI/PVDF-HFP、PI和PVDF-HFP的TGA曲线;(d)PI/PVDF-HFP、PI、PVDF-HFP和Celgard 2400的DSC曲线。
图4.(a)Celgard 2400和PI/PVDF-HFP隔膜在50℃、100℃、150℃、200℃和400℃下的热紧缩试验;(b)点火后的阻燃性能。
图5.(a)对称SS//SS电池用PI/PVDF-HFP隔膜与Celgard 2400的阻抗谱;(b)对称Li/Li电池用PI/PVDF-HFP隔膜与Celgard 2400的界面电阻。
图6.(a)配备PI/PVDF-HFP隔膜和(b)Celgard 2400的LiCoO2/Li电池的充放电曲线;(c)循环性能;(d)倍率性能。
图7.(a,b)配备PI/PVDF-HFP隔膜和Celgard 2400的LiCoO2/Li电池的T-t和dT/dt-t曲线。(c,d)配备PI/PVDF-HFP隔膜和Celgard 2400的LiCoO2/Li电池的热失落控dT/dt-T曲线。
图8.热失落控测试后,配备(a)PI/PVDF-HFP隔膜和(b)Celgard 2400的LiCoO2/Li电池的照片。
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