DOI: 10.1016/j.electacta.2021.138069
采用靜電紡絲沉積和亞胺化兩步法制備了性能穩定的聚酰亞胺（PI）纖維氈。PI纖維隔膜的熱穩定性（＞300℃）高于商用聚丙烯（PP）隔膜（＜160℃）。在Li/Cu半電池配置中，PI纖維隔膜顯示出較長的循環壽命，經過100次循環后，在0.5 mA cm-2下的庫侖效率為82％，阻抗為29Ω。同時，Li枝晶的急劇生長也得到了很好的抑制。商用PP隔膜在100個循環后的庫侖效率低至24％，而且由于樹枝狀鋰的形成，其阻抗為99Ω。此外，配備PI纖維隔膜的Li/LiFePO4全電池比使用商用PP隔膜的器件具有更低的極化和電荷轉移阻抗。PI纖維增強了全電池的電化學循環性能和穩定性，在0.5C下的充電容量為118 mAh g-1，200次循環后的容量保持率為86％，庫倫效率大于99％。此外，原位模式下的多模量熱（MMC）研究表明，獨立式PI纖維隔膜在Li/LiFePO4全電池中具有很高的熱穩定性。
圖1.靜電紡絲制備PI纖維的過程示意圖。
圖2.熱、光譜、形貌和潤濕性表征：（a）PP和PI纖維隔膜從室溫到300℃的耐熱性評估照片；（b）在亞胺化過程之前和之后的PAA和PI纖維氈的FT-IR光譜；（c）PI纖維氈的SEM圖像；（d）PP膜和PI纖維墊的潤濕性分析；（e）在氧氣下對PP和PI纖維隔膜進行熱重分析比較。
圖3.PI和PP隔膜的電鍍/剝離比較評估：（a）循環性能，（b）充放電曲線，（c）電化學阻抗譜數據，（d）倍率性能，（e，f）在不同外加電流下的充放電曲線。
圖4.使用PI纖維隔膜在銅上沉積鋰的形態表征：（a）循環后的銅箔照片和大面積的SEM圖像，（b，c）特定區域的SEM圖像，（d-f）球形Li枝晶，（g，h）使用PP隔膜將Li枝晶沉積在Cu上，（i）球形鋰枝晶的生長機理示意圖。
圖5.配備PI纖維和PP膜的Li/LFP全電池的電化學性能和安全性研究：（a）循環性能，（b）電壓曲線，（c）奈奎斯特圖，（d）倍率性能，（e）熱穩定性測試，（f）MMC測試后PI和PP隔膜的照片。
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