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场发射扫描电镜中的锂电池隔膜及其涂覆层

时间：2023-09-24 来源：浏览：

场发射扫描电镜中的锂电池隔膜及其涂覆层

朴小烯电池隔膜

电池隔膜

微信号 LP_lidian

功能介绍聚焦锂电新材料

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太极拳是一种内外兼修的传统拳法具有强身健体、养性之功效。

受此启发，开发了一种内外培养的新策略，以抵抗高温并获得更强的阻燃性，利用同轴电纺具有核壳纳米纤维的安全电池隔膜。

随着对高性能电子设备的需求不断增加以及减少化石燃料产生的温室气体的全球使命，可充电储能系统的开发受到高度关注，特别是锂离子电池（LIB）。电池隔膜是电池的核心部件，可以物理隔离正负极，让电解液中的离子通过，与电池安全密切相关。

目前，锂离子电池追求更高的能量密度，以实现相同电量下体积小、重量轻。然而，这也带来了巨大的危险：当热失控发生时，锂离子电池会瞬间释放出巨大的热量，导致燃烧甚至爆炸。因此，开发高性能、阻燃隔膜是提高电池安全性和效率的关键。

图1 用于制造TPP@PVDF/SiO2/GO纤维的同轴静电纺丝工艺示意图

其中，TPP作为核层，PVDF、SiO2和GO的混合物作为壳层。聚偏氟乙烯(PVDF)独特的氟基团（−F），有利于锂离子的迁移；GO具有优异的机械性能，可以促进锂离子的渗透，也是一种有效的无机阻燃剂。

SiO2是一种亲水性防火材料，可有效提高电化学性能。15秒明火燃烧，隔膜仍可以相对完好（91.2%）（图3），并改善了热阻和传热（图4c）；组装的电池初始容量达到164mAh/g，并且在100次充放电循环后仍保持95%（图5）。

图 2 同轴电纺制备复合隔膜表征

图 3 隔膜阻燃性能测试

图 4 隔膜机械性能及阻燃性能分析

图 5 隔膜电化学性能及电池组装测试

通过同轴静电纺丝制备了安全、高性能的核壳结构TPP@PVDF/SiO2 /GO隔膜，电化学性能良好和热稳定性强，150℃时的收缩率仅为3.79%、电池初始容量达到164 mA hg–1，100次充放电循环后仍保持初始容量的95%；15秒明火燃烧，并保持了91.2%的完整性。这项工作将极大地促进安全、高性能电池隔膜的发展。

论文链接：

https://doi.org/10.1021/acsami.3c08757

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