隔膜

IIIPAI@PEI隔膜的电化学性能

IIIPAI@PEI隔膜的电化学性能对于隔膜组装的Li||Li电池测定锂离子迁移数(tLi⁺)，PAI@PEI和R-PAI@PEI隔膜的tLi⁺值分别为0.66和0.71，显著高于聚烯烃基Celgard隔膜(0.43)(图3a)。

IVPAI@PEI隔膜的密度泛函理论计算与分子动力学(MD)模拟

IVPAI@PEI隔膜的密度泛函理论计算与分子动力学(MD)模拟图5a为密度泛函理论(DFT)计算，PAI和PEI与Li⁺的结合能分别为-3.29eV和-3.81eV，远高于DEC(-2.06eV)、DMC(-1.91eV)和EC(-2.18eV)的结合能。

PAI@PEI隔膜的Li||Li和Li||Cu电池性能表征。

PAI@PEI隔膜的闭孔温度高于当前隔膜所报告的温度(图2b)，高闭孔温度可改善电池的安全性，还有助于延迟了过充、内部短路或外部热冲击等极端条件下触发热失控的临界点，为安全系统提供了更长的响应时间窗口。

PAI@PEI隔膜组装的Li||NCM523电池性能表征与对比。

V总结本研究设计了一种核壳结构的PAI@PEI隔膜，其中PEI核使隔膜在400°C时能够关闭其孔隙结构，而PAI壳层则通过350°C的热触发实现孔隙的恢复。

不同隔膜的MSD曲线如图5e所示，在PAI@PEI隔膜+液态电解液系统中，Li⁺的MSD曲线斜率(0.097)是PP隔膜+液态电解液系统(0.043)的两倍。

与Celgard隔膜相比，PAI@PEI和R-PAI@PEI隔膜的电解液吸收率分别为480.8%和448.2%，孔隙率分别为88.3%和73.0%(图2e)。

使用PAI@PEI隔膜组装的Li||Li对称电池在锂沉积/剥离循环中表现出最小的电压极化，稳定循环750小时。

同时Li||Cu电池的电化学可逆性通过分析平均库仑效率(CEavg)进行定量评估，如图3f所示，使用PAI@PEI和R-PAI@PEI隔膜组装的电池CEavg在10次循环中分别达到了77.2%和82%。

同时在1C下循环100次后(图4c)，使用PAI@PEI和R-PAI@PEI隔膜组装的Li||NCM523电池表现出87.9%和90.0%的良好容量保持率。

图4a显示了不同隔膜组装的Li||NCM523电池的初始放电曲线，采用PAI@PEI和R-PAI@PEI隔膜组装的电池分别在0.1C下显示出173.3mAhg⁻1和173.4mAhg⁻1的高比容量，在1C下分别为149.4mAhg⁻1和149.9mAhg⁻1，均优于Celgard隔膜的电池(165.1mAhg⁻1和141.5mAhg⁻1)。

图4e为R-PAI@PEI和Celgard隔膜的锂离子沉积行为示意图，尤其R-PAI@PEI通过其极性基团和3D纳米纤维孔径能够有效地调控锂离子传输，抑制枝晶生长。

对于隔膜组装的Li||Li电池测定锂离子迁移数(tLi⁺)，PAI@PEI和R-PAI@PEI隔膜的tLi⁺值分别为0.66和0.71，显著高于聚烯烃基Celgard隔膜(0.43)(图3a)。

总体来看，R-PAI@PEI隔膜在整体性能上相较于Celgard隔膜具有显著优势(图4d)。

本研究设计了一种核壳结构的PAI@PEI隔膜，其中PEI核使隔膜在400°C时能够关闭其孔隙结构，而PAI壳层则通过350°C的热触发实现孔隙的恢复。

此外，PAI和PEI中的极性酰胺和酰亚胺基团赋予PAI@PEI和R-PAI@PEI隔膜优异的润湿性，表现为19.27°和19.40°的低接触角(图2d)。

此外，使用PAI@PEI、R-PAI@PEI和Celgard隔膜的电池在0.1C下的放电容量分别为172.7mAhg⁻1、173.4mAhg⁻1和164.7mAhg⁻1(图4b)，进一步验证了PAI@PEI隔膜在孔隙恢复前后的实用性，在5C下PAI@PEI和R-PAI@PEI隔膜组装的电池分别保持95.1mAhg⁻1和99.7mAhg⁻1的容量，超过了Celgard隔膜组装的电池。

直流电压测试结果表明PAI@PEI和R-PAI@PEI隔膜在热处理后仍能正常工作，如图2c所示。

相比之下，使用R-PAI@PEI和PAI@PEI隔膜的Li||Li电池在1mAcm⁻2的电流密度下750小时内循环稳定。

IIPAI@PEI隔膜的热响应功能与孔径恢复后的物性表征PAI@PEI膜在热刺激下的热控功能如图2a所示，在400°C时，PAI壳层挤出PEI熔体，形成平坦的核壳纳米纤维，进而形成闭孔结构，而PAI@PEI膜在350°C时可完全打开孔隙。

为了进一步探究PAI和PEI与LiPF₆的相互作用，将两种材料分别浸入电解液溶液，并进行FTIR分析(图1d)，观察到的特征峰衰减和位移，表明PAI和PEI与Li⁺之间有强相互作用，因而PAI@PEI隔膜可从电解液中解离Li⁺并为其提供丰富的吸附位点，从而均匀化了Li⁺的传输，进一步抑制了锂枝晶生长。

隔膜中的酰胺和酰亚胺基团有助于Li⁺离子的解离与调控，孔径恢复后的PAI@PEI隔膜组装的对称电池表现出更优的库仑效率、循环稳定性、高锂离子迁移数及低成核过电位等性能，显示了其对于锂枝晶的有效抑制能力。

如图1所示，WB@WC异质结构改性锂硫电池隔膜的设计逻辑、制备流程与核心作用机制，为理解该材料如何破解锂硫电池性能瓶颈提供了直观支撑。

研究以WAlB为起始原料，通过无氟蚀刻工艺去除Al层获得WB纳米片，再经原位碳化技术在其表面可控生长WC纳米晶，成功制备出WB@WC异质结构，并将其用作电池隔膜改性涂层。

该材料被应用于锂硫电池隔膜改性领域，可对LiPSs实现锚定、迁移与催化转化的全流程高效调控。

厦门大学陈南君等：抑制锂电池枝晶生长的热控自修复聚酰亚胺隔膜厦门大学陈南君等：抑制锂电池枝晶生长的热控自修复聚酰亚胺隔膜精选

IPAI@PEI核壳纳米纤维隔膜的设计与性能表征

图文导读IPAI@PEI核壳纳米纤维隔膜的设计与性能表征本研究设计了一种具有热控功能的核壳结构PAI@PEI纳米纤维隔膜，该隔膜以PEI为核，PAI为壳层，如图1a所示，该设计利用热塑性PEI核赋予PAI@PEI纳米纤维隔膜热闭孔功能，而PAI壳的可恢复性有助于PEI核层的重塑，恢复隔膜的孔隙，如图1b所示。

为了进一步评估隔膜抑制锂枝晶生长的能力，组装了Cu||Li电池来测量成核过电位(图3e)，使用R-PAI@PEI(约54mV)和PAI@PEI(约59mV)隔膜的电池表现出比Celgard(约96mV)隔膜电池更低的成核过电位。

该结构赋予PAI@PEI基隔膜优异的综合的性能，包括高离子导电性(1.63mScm⁻1)、良好的Li⁺迁移数(0.71)、低成核过电位(54mV)和优异的平均库仑效率(82%)，DFT计算结果验证了PAI@PEI能够将Li⁺从电解液中解离。

然而，通常隔膜的热闭孔功能是不可逆的，即隔膜的微孔一旦关闭，便无法恢复。

为了进一步评估隔膜抑制锂枝晶生长的能力，组装了Cu||Li电池来测量成核过电位(图3e)，使用R-PAI@PEI(约54mV)和PAI@PEI(约59mV)隔膜的电池表现出比Celgard(约96mV)隔膜电池更低的成核过电位。

该结构赋予PAI@PEI基隔膜优异的综合的性能，包括高离子导电性(1.63mScm⁻1)、良好的Li⁺迁移数(0.71)、低成核过电位(54mV)和优异的平均库仑效率(82%)，DFT计算结果验证了PAI@PEI能够将Li⁺从电解液中解离。

隔膜中的酰胺和酰亚胺基团有助于Li⁺离子的解离与调控，孔径恢复后的PAI@PEI隔膜组装的对称电池表现出更优的库仑效率、循环稳定性、高锂离子迁移数及低成核过电位等性能，显示了其对于锂枝晶的有效抑制能力。