目前商用的锂离子电池隔膜主要是聚烯烃类微孔膜，如聚乙烯（PE）和聚丙烯（PP）隔膜。虽然这类隔膜具有良好的电化学稳定性和机械强度，但是由于其材料本身固有的非极性表面和较低的熔融温度，使得聚烯烃类隔膜存在对电解液润湿性差和热稳定性差等问题，从而影响到电池的电化学性能和安全性能，这也制约了高性能锂离子电池的发展。因此，制备具有较高电解液吸收率，热稳定性高，电化学性能优异的高性能电池隔膜对锂离子电池的发展具有极其重要的意义。

BM/PAN复合纳米纤维隔膜的制备流程

采用静电纺丝法制备隔膜目前是隔膜研究工作者的热点方向之一。静电纺丝是一种制备超细（亚微米或纳米尺度）连续性高分子纤维的基本方法。典型静电纺丝装置主要由高压电源、注射器、喷射针头和接受装置组成（技术核心是在高压电场中）。由静电纺丝法制备的纳米纤维膜具有独特的三维网络结构，还有比表面积大，孔隙率高，吸液率高等特点，以其作为电池隔膜能够提高离子电导率，改善电池的循环和倍率性能。

静电纺丝装置原理图

通过扫描电子显微镜（SEM）、傅里叶红外测试仪（FTIR）、X射线衍射仪（XRD）、差示扫描量热仪（DSC）、热重分析仪（TG）、接触角测试、拉伸测试等方法，研究人员探究了不同的含量勃姆石对勃姆石/聚丙烯腈复合纳米纤维隔膜形貌、结构组成、热稳定性、润湿性、机械性能等的影响。

将上述复合隔膜组装成纽扣电池，通过电化学工作站和高性能电池检测系统测试了它们的离子电导率、电化学稳定性窗口、循环和倍率等电化学性能。实验结果表明，勃姆石/聚丙烯腈（BM/PAN）复合纳米纤维隔膜比PP膜具有更高的孔隙率，更大的吸液率，更出色的热稳定性，而且组装在电池中表现出更优异的电化学性能。

其中，30 wt%BM/PAN复合纳米纤维膜，综合性能最优。将其组装在电池中，电池具有最大的离子电导率（2.85mS/cm），最高的电化学稳定性窗口（5.5 V vs Li /Li），最小的界面内阻（84Ω），最高的首次放电比容量（162mAh/g）和最大的放电比容量保留率（90.7%，在0.5C下充放电循环100次）。

因此，研究人员认为，勃姆石/聚丙烯腈复合纳米纤维隔膜可作为商用隔膜的潜在代替品应用在锂离子电池中。

参考资料：

陈仕林：勃姆石/聚丙烯腈复合纳米纤维隔膜的制备及其性能研究，华南理工大学

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