隔膜中鋰離子的微觀傳輸方式對于解決鋰枝晶不規則生長問題，從而提升電池工作的安全性至關重要，對電池的電化學性能也有積極的影響。此外，隔膜的耐熱性是衡量隔膜性能和電池使用安全性的重要指標。在本工作中，我們通過易于實現的NIPS將磺化和鋰化的埃洛石納米管引入到耐高溫的OPBI基質中，得到具有多種鋰離子微傳輸形貌的耐高溫隔膜。鋰離子可以穿梭于埃洛石納米管孔道、表面帶負電的磺酸基以及NIPS在隔膜內部形成的更大的指狀孔道中，產生高而均勻的鋰離子通量，防止過多的局部離子流導致鋰枝晶的過度生長。根據表征數據，該隔膜表現出較為令人滿意的性能，如離子電導率為1.82 mS cm 1、孔隙率為82 %、電解液吸收率為397 %、在200 ℃時無明顯物理收縮。此外，采用OPBI@sHNT-Li20隔膜組裝的電池具有更高的放電容量（164.92 mAh·g 1）、循環更穩定、倍率性能優越。因此，OPBI@sHNT-Li隔膜有望在提高鋰離子電池的安全性和電化學性能方面發揮積極作用。
圖 1. （a）OPBI@sHNT-Li復合隔膜的制備過程（b）OPBI@sHNT-Li復合隔膜在電池內部的作用機理。
圖 2. （a）HNTs、sHNT-Li的TGA曲線和（b）FT-IR光譜；（c）隔膜的TGA曲線；（d）OPBI、OPBI@sHNT-Li20隔膜和sHNT-Li的FT-IR光譜。
圖3. 隔膜的 (a-c, j-l) 頂面、(d-f, m-o) 底面和 (g-i, p-r) 橫截面的 SEM 圖像。
圖 4. （a）OPBI@sHNT-Li20復合隔膜的折疊、彎曲、扭曲和恢復圖像；（b）電解質潤濕圖像和（c）隔膜的接觸角圖像。
圖 5. （a）隔膜在不同溫度下放置1小時后的圖像；（b）隔膜燃燒實驗。
圖6. （a）隔膜夾在兩塊鋼板之間組裝的電池的交流阻抗；（b）夾在兩個鋰電極之間的對稱電池隔膜的界面電阻；（c）隔膜夾在 LiFePO4 正極和鋼板之間組裝的電池的 LSV；（d）Li/隔膜/Li 的鋰沉積/剝離循環穩定性。
圖 7. (a) 純鋰板的 SEM 圖像；(b d) 電池經過 200 次循環后獲得的鋰陽極 SEM 圖像；(e) 電池內鋰枝晶生長的示意圖。
圖 8. 使用 (a) PP 和 (b) OPBI@sHNT-Li20 隔膜組裝的電池的充放電曲線；(c) LiPO4/Li 電池的循環性能和 (d) 倍率能力。
圖 9. 用 PP 和 OPBI@sHNT-Li 隔膜組裝的電池在（a）50 °C、0.5 C 和（b）90 °C、0.5 C 下的循環穩定性。
相關科研成果由深圳大學Lei Wang, 深圳市計量質量檢測研究院電子電器檢測所Bin Zhang等人于2024年發表在Journal of Membrane Science（https://doi.org/10.1016/j.memsci.2024.123417）上。原文：Multi-channeled halloysite nanotube-blended polybenzimidazole separators for enhancing lithium-ion battery performance
原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.memsci.2024.123417
轉自《石墨烯研究》公眾號
