《AFM》中科大：耐熱柔性的聚醯亞胺氣凝膠，用於鋰離子電池隔膜

隔膜是所有鋰離子電池 （LIB） 的重要組成部分，它們在熱安全和電化學效能方面發揮著關鍵作用。聚醯亞胺 （PI） 基隔膜因其良好的耐熱性 （>300 °C）、化學穩定性和出色的機械效能而被視為下一代隔膜。迄今為止，由於其低成本、可控性和高孔隙率等優點，人們已經多次嘗試透過靜電紡絲製備 PI 隔膜。然而，

大多數透過靜電紡絲技術製備的非織造隔膜機械強度較弱，並且由於其孔徑大和孔徑分佈寬而可能遭受自放電和電解液洩漏。此外，由於無法完全解決靜電紡絲方法的生產率低、再現性差和環境問題，因此難以在工業規模製造中應用

。相轉化過程（包括非溶劑/蒸發/蒸汽誘導等）是另一種製備隔膜的整體成型方法。這種方法可以擴大隔膜內的 3D 多孔結構，從而改善其熱收縮行為和產品缺陷。然而，由於依賴於溶劑和非溶劑的性質，

這種方法構建的隔膜往往呈現出不均勻的孔結構，這可能會阻礙其電化學效能

。

與傳統的整體成型方法不同，

中國科學技術大學

透過簡單的溶膠-凝膠方法制備了一種

孔隙率均勻、耐高溫、電化學效能優異的新型聚醯亞胺氣凝膠（PIA）隔膜

。第一性原理模擬和原位同步加速器真空紫外光電離質譜（SVUV-PIMS）證明其優越的熱穩定性和電化學效能，PIA隔膜實現了優異的LIBs效能。

PIA隔膜具有以下三個優點：

1）PIA隔板具有優異的氣凝膠效能，特別是孔隙率高（PIA隔板vs PI纖維隔板：78。35% vs 63。4%），因此增強 PIA 分離器的液體吸收。2）本工作制備的PIA隔膜具有獨特的均勻3D網路結構，有利於提高LIBs的倍率效能和長迴圈壽命。3） 在這項工作中，一種適當的化學交聯方法使用 PI 纖維隔膜代替傳統的熱醯亞胺化處理以進一步提高其耐高溫性，發現 PIA 隔膜的熱分解溫度（500°C）遠高於PI纖維隔膜的熱分解溫度（326°C）。總的來說，這項工作為 LIB 的高效能隔膜製造鋪平了道路，併為多孔 PIA 材料的耐熱性和電化學效能提供了新的見解。

圖 1。PIA隔膜的製備工藝和基本表徵。

圖 2。 熱穩定性分析。

圖 3。 原位同步加速器真空紫外光電離質譜（SVUV-PIMS）的熱解機理分析。

圖 5。 電池熱安全和高溫迴圈效能。

相關論文以題為

Novel Thermotolerant and Flexible Polyimide Aerogel Separator Achieving Advanced Lithium-Ion Batteries

發表在

《Adv. Funct. Mater.

》上。

通訊作者

是

中國科學技術大學程旭東、張和平、Lunlun Gong

。

參考文獻：

doi。org/10。1002/adfm。202106176