DOI: 10.1016/j.memsci.2020.118996
制備可調節鋰離子通量的隔膜是解決鋰金屬電池（LMB）鋰枝晶問題的有效方法。在此，研究者首次通過一步靜電紡絲法制備了多尺度結構的聚偏氟乙烯/聚丙烯腈/蛭石納米片（PVdF/PAN/VNs）纖維膜。所制備的PVdF/PAN/VNs纖維膜顯示出多尺度結構，其中VNs嵌入PVdF/PAN纖維中，具有高孔隙率和互穿孔，有利于使Li+在隔膜/電極界面處的通量分布均勻，從而抑制Li枝晶的形成和生長。同時，由于PAN和VNs與液體電解質的協同作用，所制備的PVdF/PAN/VNs纖維膜表現出良好的潤濕性、較高的離子電導率、較強的拉伸強度、優異的熱穩定性和增強的電化學穩定性，從而保證了鋰金屬電池性能和安全性的提高。更重要的是，與Celgard膜基電池相比，所制備的PVdF/PAN/VNs基膜Li/Li4Ti5O12電池表現出更好的倍率性能，在10C下的放電容量為139.3 mA h g-1，而PVdF/PAN/VNs膜基Li/Li電池顯示出穩定的鋰電鍍/剝離行為，且過電位較低。這項工作為調節Li+通量分布提供了一條新的策略，有利于促進LMBs的實際應用。
圖1.顯示PVdF/PAN/VNs纖維膜制備過程的示意圖。
圖2.（a）剝離的VNs的SEM圖像，插圖顯示了VNs膠態分散體的照片。（b）未剝離的蛭石晶體和剝落的VNs的XRD圖譜，（c，d）剝離的VNs的AFM圖像。
圖3.所制備的（a）PVdF/PAN纖維膜和PVdF/PAN/VNs纖維膜的SEM圖像，其中含（b）1wt％VNs，（c）2wt％VNs，（d）5wt％VNs（e）8wt％VNs。（f）所制備的PVdF/PAN和PVdF/PAN/VNs纖維膜的孔徑分布。
圖4.（a）Celgard膜，（b）PVdF/PAN膜，（c）含5wt％VNs的PVdF/PAN/VNs纖維膜的電解質接觸角，（d）用1μL電解質潤濕的相關膜的照片，（e）浸透了液體的隔膜在20℃下的交流阻抗譜，（f）相應交流阻抗譜的高頻圖。
圖5.（a）相關隔膜的DSC曲線。在200℃下熱處理0.5h之前（b）和（c）之后的相關隔膜的照片。（d）所制備的PVdF/PAN和PVdF/PAN/VNs纖維膜的應力-應變曲線和（e）LSV曲線。
圖6.（a）使用相關膜的電池的倍率性能和（b）循環性能。200次循環之前和之后使用相關膜的電池的（c）EIS以及（d）RSEI結果比較，插圖顯示了等效電路。（e）使用相關膜的Li/Li對稱電池的恒電流循環性能。
圖7.鋰負極在2C下進行200次循環之前和之后的SEM圖像。
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