J. Appl. Polym. Sci.：通過PVA/丙二酸的靜電紡絲改善鋰離子電池的PAN隔膜性能

DOI: 10.1002/app.50088

這項研究的主要目的是改善由靜電紡絲技術制備的基于聚丙烯腈（PAN）的鋰離子電池隔膜的熱收縮率和潤濕性。為了實現這一目標，使用丙二酸（MA）作為交聯劑，形成了PAN與高親水性聚乙烯醇（PVA）的混合物。由于PVA具有優異的親水性且在隔膜內部形成網絡（由于存在MA交聯劑），該隔膜的性能得到了顯著改善。因此，在5wt％PVA和5wt％MA（樣品F4）的最佳濃度下，觀察到其潤濕性提高（接觸角從純PAN的85°增加到F4隔膜的42°）。電解質的吸收率顯著提高，F4樣品的電解質吸收率提高到1,150％，比PAN（430％）高出2.67倍。與純PAN隔膜相比，改進后的隔膜具有更高的孔隙率、更好的拉伸強度、更低的熱收縮率和更優的電化學性能。其離子電導率為3.03 mS/cm，較寬的電化學穩定窗口為5.2V，初始放電容量為156.4 mAh/g。

圖1.PAN以及F1、F2、F3和F4隔膜的FTIR光譜[顏色圖可在wileyonlinelibrary.com上查看]

圖2.（a）PAN，（b）F1，（c）F2，（d）F3和（e）F4隔膜的SEM圖像（隨著隔膜中PVA和丙二酸百分比的增加，研究者目睹了網絡結構的形成）

圖3.顯示了PAN、F1、F2、F3和F4隔膜的孔隙率

圖4.靜態計算的PAN、F1、F2、F3和F4隔膜的接觸角[顏色圖可在wileyonlinelibrary.com上查看]

圖5.顯示了PAN、F1、F2、F3和F4隔膜的電解質吸收率

圖6.從PAN、F1、F2、F3和F4隔膜的拉伸分析中獲得的結果

圖7.展示了在120至200℃的溫度下改變PAN、F1、F2、F3和F4隔膜熱收縮率的情況[顏色圖可在wileyonlinelibrary.com上查看]

圖8.由PAN、F1、F2、F3和F4隔膜制備的所有紐扣電池的奈奎斯特圖[顏色圖可在wileyonlinelibrary.com上查看]

圖9.純PAN、F1、F2、F3和F4隔膜的離子電導率

圖10.PAN和F4隔膜的線性掃描伏安曲線

圖11.包含PAN和F4隔膜的電池的循環性能和功能

圖12.包含PAN和F4的電池的倍率性能測試結果