DOI: 10.1016/j.electacta.2021.138069

采用静电纺丝沉积和亚胺化两步法制备了性能稳定的聚酰亚胺（PI）纤维毡。PI纤维隔膜的热稳定性（＞300℃）高于商用聚丙烯（PP）隔膜（＜160℃）。在Li/Cu半电池配置中，PI纤维隔膜显示出较长的循环寿命，经过100次循环后，在0.5 mA cm-2下的库仑效率为82％，阻抗为29Ω。同时，Li枝晶的急剧生长也得到了很好的抑制。商用PP隔膜在100个循环后的库仑效率低至24％，而且由于树枝状锂的形成，其阻抗为99Ω。此外，配备PI纤维隔膜的Li/LiFePO4全电池比使用商用PP隔膜的器件具有更低的极化和电荷转移阻抗。PI纤维增强了全电池的电化学循环性能和稳定性，在0.5C下的充电容量为118 mAh g-1，200次循环后的容量保持率为86％，库伦效率大于99％。此外，原位模式下的多模量热（MMC）研究表明，独立式PI纤维隔膜在Li/LiFePO4全电池中具有很高的热稳定性。

图1.静电纺丝制备PI纤维的过程示意图。

图2.热、光谱、形貌和润湿性表征：（a）PP和PI纤维隔膜从室温到300℃的耐热性评估照片；（b）在亚胺化过程之前和之后的PAA和PI纤维毡的FT-IR光谱；（c）PI纤维毡的SEM图像；（d）PP膜和PI纤维垫的润湿性分析；（e）在氧气下对PP和PI纤维隔膜进行热重分析比较。

图3.PI和PP隔膜的电镀/剥离比较评估：（a）循环性能，（b）充放电曲线，（c）电化学阻抗谱数据，（d）倍率性能，（e，f）在不同外加电流下的充放电曲线。

图4.使用PI纤维隔膜在铜上沉积锂的形态表征：（a）循环后的铜箔照片和大面积的SEM图像，（b，c）特定区域的SEM图像，（d-f）球形Li枝晶，（g，h）使用PP隔膜将Li枝晶沉积在Cu上，（i）球形锂枝晶的生长机理示意图。

图5.配备PI纤维和PP膜的Li/LFP全电池的电化学性能和安全性研究：（a）循环性能，（b）电压曲线，（c）奈奎斯特图，（d）倍率性能，（e）热稳定性测试，（f）MMC测试后PI和PP隔膜的照片。