DOI: 10.1007/s12221-020-1243-4

采用优化的静电纺丝参数，以直径均匀的聚丙烯腈（PAN）纤维为原料制备了锂离子电池隔膜。在这项工作中，将变异系数（CV）作为评估纤维直径均匀一致性的指标之一。将最均匀的纤维膜与具有不同均匀性的对照组进行比较。研究了膜的孔隙率、电解质吸附量、机械拉伸强度和热稳定性等参数对纤维直径均匀性的影响。将该膜组装到由钴酸锂正极和石墨负极组成的纽扣电池中，并测试电池的性能。随着纤维直径均匀性的增加，离子电导率提高，界面电阻降低。该隔膜提高了放电容量（在0.2C速率下为181 mAh·g-1），C-速率循环性能和库仑效率（99.64％），这表明均匀的膜可作为高性能锂离子电池隔膜的候选材料。

图1.用于制备电纺PAN纤维膜的实验装置；（a）静电纺丝设备的示意图和（b）照片。

图2.变异系数信噪比的主效应图。

图3.PAN纤维膜的SEM图像和纤维直径分布。

图4.PAN隔膜的TG-DTA曲线；（a）放热反应和（b）重量减轻。

图5.PAN纤维膜的拉伸强度测试。

图6.电解质吸附量随时间的变化。

图7.隔膜的EIS奈奎斯特图。

图8.Celgard和PAN电纺纤维膜的线性扫描伏安曲线。

图9.在不同的C速率（CC条件）下，带有隔膜1至隔膜3的电池的充电/放电行为；（a）0.2C，（b）0.5C，（c）1C，（d）2C和（e）C速率放电能力的比较。

图10.（a）在50个循环中使用不同隔膜的电池的循环性能，以及（b）在CC负载条件下，当C速率为0.2C时，库仑效率与循环次数的关系。