【摘 要】
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利用新能源汽车取代内燃机汽车缓解能源压力成为全球关注的问题。电池隔膜作为锂离子电池的重要组成部分,制约着电池的安全性能和电学性能。目前广泛应用的商业隔膜熔点低、热稳定性差,存在安全隐患,且对电解液的浸润性差,难以满足电池的大功率充放电。本文合成并制备了热稳定性优异的聚酰亚胺（PI）膜隔膜,并围绕PI隔膜进行了改性,将所制隔膜应用于锂离子电池中。利用红外光谱、扫描电镜等和差式扫描量热仪等手段分析了隔
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利用新能源汽车取代内燃机汽车缓解能源压力成为全球关注的问题。电池隔膜作为锂离子电池的重要组成部分,制约着电池的安全性能和电学性能。目前广泛应用的商业隔膜熔点低、热稳定性差,存在安全隐患,且对电解液的浸润性差,难以满足电池的大功率充放电。本文合成并制备了热稳定性优异的聚酰亚胺（PI）膜隔膜,并围绕PI隔膜进行了改性,将所制隔膜应用于锂离子电池中。利用红外光谱、扫描电镜等和差式扫描量热仪等手段分析了隔膜的物理性能,利用电化学工作站和充放电测试仪对隔膜的电学性能和电池性能进行了测试。利用相转化法制备PI隔膜,将其与商业聚丙烯（PP）膜进行对比分析。结果表明,与商业PP膜相比,PI隔膜具有优异的热稳定性能,玻璃化转变温度达330℃,在200℃下加热30 min无明显尺寸变化。同时,相转化法所制PI膜具有较高的孔隙率（75.33%）和吸液率（245.33%）,常温下离子电导率为0.8566 m S·cm-1。通过对PI组装电池的测试,发现PI隔膜在1 C的电流密度下循环100圈放电比容量保持在132.6 m Ah·g-1,且循环性能良好。通过嵌段聚乙二醇（PEG）对PI隔膜进行改性,制得PI-b-PEG隔膜。测试其DSC曲线,结果表明嵌段PEG的PI-b-PEG隔膜玻璃化转变温度为270℃,较PI有所下降。PI-b-PEG隔膜离子电导率显著提高,常温下的离子电导率达到1.9122 m S·cm-1。PI-b-PEG隔膜所组装电池表现出良好的循环稳定性,以1 C的电流密度进行充放电,100次循环后容量仍然可以保持在137.6 m Ah·g-1。同时,PI-b-PEG表现出更好的倍率性能,5 C电流密度下的放电比容量可达114.0 m Ah·g-1。利用氢氧化锂（LiOH）碱溶液对所制PI和PI-b-PEG隔膜进行表面改性,改性前后的隔膜性能和电池性能测试结果表明,Li OH碱处理对隔膜的改性主要发生在膜表面,改性后隔膜的锂离子迁移数大幅提高,PI膜的锂离子迁移数由0.5228提高到0.7124,PI-b-PEG膜的锂离子迁移数由0.6020提高到0.7931。锂离子迁移数的大幅提高也显著改善了电池的倍率性能,处理后的PI和PI-b-PEG电池在5 C的电流密度下,放电容量可达120 m Ah·g-1以上。
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