上海交通大學沈文卓&郭守武Energy Technol.：通過原位靜電紡絲聚合物納米纖維基質增

DOI: 10.1002/ente.202000865

凝膠電解質對電極的附著力是影響鋰離子電池（LIBs）電化學性能的關鍵因素之一。在這項工作中，通過原位靜電紡絲聚偏氟乙烯-六氟丙烯（PVdF-HFP）納米纖維基質以及隨后的鋰鹽溶液負載，在LiFePO4電極上制備了凝膠電解質。使用動態熱力學分析和掃描電子顯微鏡研究了凝膠化前后原位電紡PVdF-HFP基質與LiFePO4電極之間的界面相互作用。結果表明，所制備的凝膠電解質緊密粘附在LiFePO4電極上。使用所制備的凝膠電解質組裝LIBs（扣式半電池）以評估其電化學性能。結果表明，通過凝膠電解質和LiFePO4電極界面的鋰離子和電子轉移速率有所提高。扣式半電池的電化學性能，包括比容量、倍率性能和循環穩定性均得到了顯著改善。

圖1.基于i-和f-PVdF-HFP凝膠電解質制備LiFePO4扣式半電池的步驟示意圖和比較。

圖2.（a-b）分別在鋁箔和LiFePO4電極上制備的PVdF-HFP納米纖維基質的俯視圖和（c-d）側視圖。（e-f）根據a-b測定的PVdF-HFP納米纖維的厚度分布。

圖3.（a）用于測量PVdF-HFP基質和LiFePO4電極之間的界面粘附力的DMA測試示意圖；（b-c）在DMA測試中機械安裝和原位電紡到LiFePO4電極上的PVdF-HFP基質的橫截面照片；（d）DMA測試結果；（e-f）在機械安裝和原位電紡PVdF-HFP基質剝離后，LiFePO4電極表面的SEM圖像。比例尺=20μm。

圖4.（a-b）原位電紡PVdF-HFP納米纖維2分鐘后LiFePO4電極的SEM圖像，以及根據b得到的Fe、O、C和F元素的EDS譜圖。

圖5.（a）奈奎斯特圖，（b）等效電路，（c）0.1 mV s-1下的CV曲線，（d）0.1至10C的充電/放電倍率性能，以及（e）在1C的電流密度下，使用f-PVdF-HFP和i-PVdF-HFP凝膠電解質組裝LiFePO4扣式半電池的充電/放電循環穩定性比較。（a）中的插圖表示使用i-PVdF-HFP凝膠電解質組裝扣式半電池的放大奈奎斯特圖。

圖6.（a）f-PVdF-HFP和（b）iPVdF-HFP凝膠電解質剝離后，循環LiFePO4電極表面的SEM圖像。