【摘 要】
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近年来锂离子电池应用广泛,移动电源、电动自行车和电动汽车自燃甚至爆炸的事件此起彼伏,这对锂离子电池的安全性提出了更高的要求。锂离子电池通常由正极片、负极片、隔膜和电解液组成。在电池热失控过程中,由于外部设计缺陷而导致的短路发生的概率低于电池内部短路。隔膜在热失控过程中起着不可或缺的作用,主要起着分隔正负极防止正负极直接接触短路的作用。随着大规模电能储备和高续航能力电动汽车的需求不断增长,锂离子电池
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近年来锂离子电池应用广泛,移动电源、电动自行车和电动汽车自燃甚至爆炸的事件此起彼伏,这对锂离子电池的安全性提出了更高的要求。锂离子电池通常由正极片、负极片、隔膜和电解液组成。在电池热失控过程中,由于外部设计缺陷而导致的短路发生的概率低于电池内部短路。隔膜在热失控过程中起着不可或缺的作用,主要起着分隔正负极防止正负极直接接触短路的作用。随着大规模电能储备和高续航能力电动汽车的需求不断增长,锂离子电池的能量密度和功率密度的提升也迫在眉睫。纳米尺寸结构的电池隔膜有着高表面积与体积比、高的孔隙率和更短的离子传输距离,能满足电池能量密度和功率密度提升的需求。静电纺丝制备的锂离子电池隔膜能很好的满足这些要求。本文选择聚丙烯腈（PAN）作为基膜的骨架,通过静电纺丝技术制备出PAN纤维膜,然后选择酚氧作为粘结剂通过将静电纺丝PAN纤维膜浸泡在5wt%的酚氧溶液引入酚氧来增强纤维膜的力学性能。纯PAN纤维膜的拉伸强度只有2.68MPa,而经过酚氧改性之后的PAN（20）复合隔膜的拉伸强度有13.41MPa,能满足实际应用需求。酚氧的增加也不会降低PAN（20）复合隔膜的热性能,PAN（20）复合隔膜的DSC曲线显示它的熔点为309℃,与PAN纤维膜熔点一致,热收缩实验结果也表明酚氧不会降低PAN（20）复合隔膜的热稳定性。酚氧的添加会降低隔膜的孔隙率和吸液率,导致PAN（20）复合隔膜的离子电导率（1.72 m S/cm）和界面电阻（471Ω）均低于PAN纤维膜的离子电导率（1.98m S/cm）和界面电阻（439Ω）。PAN（20）复合隔膜在高倍率5C和7C的充放电下,有着更高的放电比容量94.8m Ah/g和78.5m Ah/g,容量保持率分别为66.4%和55.0%（基于0.2C下的放电比容量）。PAN（20）复合隔膜在0.5C恒电流充放电循环过程中也有着98.7%的容量保持率,展现了良好的高倍率容量保持率和循环稳定性。除了保证复合隔膜有足够的力学强度之外,需要提升PAN（20）复合隔膜其他的性能。随后选择ZSM-5型沸石作为无机填料来改善PAN（20）复合隔膜的整体综合性能。作为一种具有独特的孔洞结构和强路易斯酸性的无机颗粒ZSM-5,复合隔膜的电化学性能在加入ZSM-5后得到全面提升。Z/PAN-1.5复合隔膜的离子电导率高达2.10 m S/cm,吸液率为308.1%,孔隙率为68.3%。Z/PAN-1.5复合隔膜的界面电阻为331Ω,在高倍率5C和7C下的容量保持率高达75.2%和68.2%（基于0.2C下的放电比容量）。由Z/PAN-1.5复合隔膜组装的电池在0.5C下循环100圈后电池比容量几乎不衰减,有着更好的循环稳定性。
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