聚苯硫醚非織造布上PAMAM誘導的三維交聯(lián)網(wǎng)絡(luò )作為電池隔膜對電池性能的影響

大功率儲能電池已被視為實(shí)現能源轉型升級的必由之路。由于鋰離子電池具有比容量高、自放電率低、無(wú)記憶效應等特點(diǎn)，逐漸向儲能領(lǐng)域拓展，這對電池組件提出了更高的要求。隔膜位于正極和負極之間，用來(lái)隔離電子的傳輸。它不參與任何電化學(xué)反應，但決定鋰離子的轉移，最終對電池性能產(chǎn)生重要影響。商用聚烯烴隔膜存在孔隙率低、對電解液親水性差、熱穩定性差等缺點(diǎn)，由于其工作電流較大，將直接影響到大功率鋰離子電池的充放電性能和安全性能。因此，迫切需要開(kāi)發(fā)新型電池隔膜，以滿(mǎn)足大儲能的需求。

大功率鋰離子電池對隔膜提出了滿(mǎn)足大電流密度、安全性和優(yōu)良循環(huán)穩定性的挑戰。本研究通過(guò)在聚苯硫醚(PPS)非織造基材上構建聚酰胺胺(PAMAM)枝狀聚合物引入的三維交聯(lián)涂層來(lái)解決上述問(wèn)題，并對生成數效應進(jìn)行了深入探討。

由于PAMAM樹(shù)枝狀大分子對電解質(zhì)的親水性、內腔的包埋效應、球形立體結構等獨特優(yōu)勢，提高了交聯(lián)復合隔膜的孔隙度、離子電導率、界面相容性以及鋰離子轉移數，特別是在高代數下，使電池在0.2℃下具有162.5 mAh g-1的超強放電容量和出色的C-倍率能力。使用第四代PAMAM制備三維交聯(lián)涂層可以使隔膜具有優(yōu)異的拉伸強度和楊氏模量。這與樹(shù)狀大分子G4產(chǎn)生的交聯(lián)結構中存在較少的結而在一個(gè)結上存在多個(gè)交聯(lián)點(diǎn)是分不開(kāi)的。

這種強化的整體結構也有利于電化學(xué)窗口的擴大和循環(huán)穩定性的提高。這種行為使氧化分解電位達到5.36 V并提供卓越的電池性能保持(100次循環(huán)后98.6%)。因此，本研究將為開(kāi)發(fā)大功率鋰離子電池隔膜設計提供新的方法，并通過(guò)進(jìn)一步簡(jiǎn)化PAMAM制備，使該技術(shù)走向實(shí)際應用，為追求更高的速率性能和循環(huán)穩定性提供一條新的途徑。

文獻來(lái)源：Yuqin Hu, Guobin Zhu, Cheng Wang, Jing Xu*, Luoxin Wang, Hua Wang, Chunzu Cheng. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects 2023, 663, 131100.