出于對高安全性儲能裝置的需求，本文報道了一種新型高性能核/殼結構PI/SiO2無機-有機復合隔膜。該聚合物隔膜具有良好的阻燃性、較強的力學性能、較好的熱穩定性和較高的離子傳輸效率。與傳統的陶瓷改性隔膜不同，這種雜化隔膜是通過原位納米封裝水解制備而成的。選擇原硅酸四丁酯（TBOS）作為SiO2的前體涂覆在PI納米纖維表面上，這使得水解二氧化硅具有較高的保留率，形成了致密/均勻的涂層。由于形成了二氧化硅納米殼，PI/SiO2納米纖維隔膜的拉伸強度高達73.69Mpa，接觸角僅為6.8°，在378℃下具有良好的熱穩定性。配備復合隔膜的NCM811半電池在5C時顯示出146mAh·g-1的巨大容量，這比使用原始PI隔膜和Celgard-2400隔膜的電池要好得多。配備PI/SiO2隔膜的電池在100次循環期間具有優異的循環穩定性，幾乎沒有能量衰減。這項研究為制備高性能不可燃有機-無機復合隔膜提供了新的策略。
圖1.通過原位納米封裝水解方法對PI納米纖維隔膜進行表面SiO2納米封裝。（a）PI/SiO2納米纖維隔膜的示意圖。（b）PI/SiO2和PI隔膜之間的性能對比。（c）通過原位納米封裝水解技術制備PI/SiO2復合隔膜的流程圖。
圖2.（a）PI/SiO2復合隔膜的SEM照片。（b）原始PI隔膜的SEM照片。（c）PI/SiO2納米纖維和（d）原始PI納米纖維的TEM照片。（e）PI/SiO2納米纖維隔膜橫截面的SEM圖片。（f）PI和PI/SiO2納米纖維隔膜的XPS表征。（g）PAA、PAA+TBOS、PI隔膜和PI/SiO2隔膜的FTIR圖像。（h）PI/SiO2納米纖維的EDS圖像。
圖3.PI/SiO2納米纖維隔膜的機械特性和潤濕性。（a）PI納米纖維和PI/SiO2納米纖維的機械強度圖。（b）PI/SiO2復合隔膜優異柔性的展示。（c）三種隔膜的電解質接觸角測試。（d）圖片描繪了滲透過程。
圖4.（a）PI/SiO2納米纖維隔膜的熱性能。（b）分別顯示Celgard-2400隔膜、PI隔膜和PI/SiO2復合隔膜熱穩定性的數字圖片。（c-e）分別顯示Celgard-2400隔膜、PI隔膜和PI/SiO2納米纖維隔膜阻燃性的數碼照片。
圖5.在25℃下進行的電池性能測試。（a）0.1C下的充放電圖，（b）5C下的充放電圖，（c）充放電倍率性能，（d）1C下的循環性能，（e，f）PI和原位納米封裝水解PI/SiO2納米纖維隔膜提高Li+傳輸效率的機理。
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