DOI: 10.1039/d0ra02401e

在这项研究中，使用静电纺丝技术制备了一种新型勃姆石/聚丙烯腈（BM/PAN）复合纳米纤维膜。研究了不同含量的BM/PAN复合纳米纤维膜作为锂离子电池（LIBs）隔膜的物理和电化学性能。实验结果表明与商用聚丙烯（PP）隔膜相比，在LiCoO2/Li电池中BM/PAN复合纳米纤维隔膜具有独特的三维（3D）互连结构、更高的孔隙率、更大的电解质吸收率、更高的热稳定性和更好的电化学性能。此外，含30wt％BM/PAN膜的电池具有最高的离子电导率（2.85 mS cm-1），最宽的电化学稳定性窗口（5.5 V vs.Li+/Li），从而导致其在0.5 C下的100次循环后，仍具有最高的初始放电容量（162 mA h g-1）和最大的容量保持率（90.7％）。上述研究结果表明，BM/PAN复合纳米纤维膜有望用作高性能LIBs的商用隔膜。

图1.各种纳米纤维膜的SEM图像（插图为相应的纤维直径分布图像）：（a）纯PAN，（b）10wt％BM/PAN，（c）20wt％BM/PAN，（d）30wt％BM/PAN，（e）40wt％BM/PAN；（f）纯PAN和（g）30wt％BM/PAN的EDX光谱。

图2.各种膜的FTIR光谱（a）和XRD图（b）。

图3.不同膜的DSC曲线（a）、TG曲线（b）以及在160℃的烤箱中进行30分钟热处理之前和之后的照片（c）。

图4.各种膜的应力-应变曲线（a）；30wt％BM/PAN复合纳米纤维膜的折叠（b）和缠绕（c）测试。

图5.组装有各种膜的SS|隔膜|SS电池的交流阻抗谱（插图显示高频下的图）。

图6.具有各种膜的Li|隔膜|Li电池的阻抗谱。

图7.具有各种膜的SS|隔膜|Li电池的线性扫描伏安曲线。

图8.包含不同膜的Li/LiCoO2电池的初始充放电曲线。

图9.包含不同膜的Li/LiCoO2电池的循环性能。

图10.包含不同膜的Li/LiCoO2电池的C速率性能。