鋰離子電池用聚酰亞胺納米纖維隔膜
鋰離子電池用聚酰亞胺納米纖維隔膜
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上海卷柔新技術光電有限公司是一家專業研發生產光學儀器及其零配件的高科技企業，公司2005年成立在上海閔行零號灣創業園區，專業的光電鍍膜公司，技術背景依托中國科學院，卷柔產品主要涉及光學儀器及其零配件的研發和加工；光學透鏡、反射鏡、棱鏡，平板顯示，安防監控等光學鍍膜產品的開發和生產，為全球客戶提供上等的產品和服務。
關鍵詞：靜電紡絲；聚酰亞胺；納米纖維網；多層結構；力學性能；鋰離子電池；隔膜；電化學性能
隨著鋰離子電池（LIBs）在全球IT設備、電動汽車和儲能系統等領域越來越廣泛的應用，為確保LIBs的**性，隔膜的熱穩定性受到極大關注。由于聚酰亞胺（PI）具有優異的耐熱性，研究人員通過靜電紡絲方法制備PI納米纖維網來作為LIBs隔膜。然而，PI納米纖維網的機械性能較差，無法滿足實際應用要求，亟需一種有效提高力學強度的改進方法。
近期，研究人員通過傳統的靜電紡絲方法分別制備了隨機取向PI納米纖維網和單軸取向的PI納米纖維網，并利用后者作為增強層制備了力學性能顯著改善的多層PI納米纖維網，系統研究了其作為鋰離子電池隔膜材料所需的物理和電化學性能。
實驗采用聚酰胺酸進行紡絲，結構為PMDA/ODA，溶劑為DMAc/THF的混合溶液（質量比10:3）。通過在具有隨機排列的普通PI納米纖維層之間，插入沿縱向（MD）和橫向（CD）單軸取向的PI納米纖維網以作為增強層，制備得到多層結構的PI納米纖維網。
形態分析結果表明，在PI納米纖維網內形成了良好的多層結構，并且實現了增強層在縱向和橫向上的單軸取向。與隨機取向的PI納米纖維網相比，多層PI納米纖維網的拉伸強度由25MPa提高至55MPa，模量也有顯著增大，二者的提高幅度分別為120%和359%。
與普通靜電紡絲方法制備的隨機取向的PI納米纖維網相比，在多層PI納米纖維網中盡管引入了單軸取向的中間增強層，但其孔隙特性、熱收縮率和電解質穩定性均沒有發生顯著變化。二者的孔隙率分別為91.15%和89.64%；在180℃氮氣氛圍下經1小時熱收縮試驗，都沒有觀察到因高溫熱處理而產生的任何熱收縮，這是由于PI具有優異的耐熱性而使兩種PI納米纖維網具有共同的耐熱收縮特性。
研究人員進一步以使用Li/CoO2/石墨作為電極、以多層PI納米纖維網作為隔膜，制作了紐扣電池以評價多層納米纖維網的電化學性能。
與商用的Celgard 2400膜相比，基于多層PI納米纖維網的紐扣電池具有良好的電化學性能，顯示出類似的充放電循環結果。在 0.1 C 倍率下，以Celgard 2400膜和多層PI納米纖維網作為隔膜的電池初始放電容量分別為151.3和152.4mAh/g；在15次循環后的循環壽命效率分別為98.2%和98.5%，二者無明顯差異。
實驗結果表明，通過PI納米纖維網內的增強層引入可有效提高其機械性能，同時該類多層PI納米網還具有優異的耐熱性能，有望應用于鋰離子電池膜等領域。
研究成果發表在國際學術期刊 Fibers and Polymers （2021，Published Online），**和通訊作者分別是韓國國立忠南大學的Park Y S和Jee M H、Baik D H。
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上海卷柔新技術光電有限公司是一家專業研發生產光學儀器及其零配件的高科技企業，公司2005年成立在上海閔行零號灣創業園區，專業的光電鍍膜公司，技術背景依托中國科學院，卷柔產品主要涉及光學儀器及其零配件的研發和加工；光學透鏡、反射鏡、棱鏡，平板顯示，安防監控等光學鍍膜產品的開發和生產，為全球客戶提供上等的產品和服務。
采用德國薄膜制備工藝，形成了一套具有嚴格工藝標準的閉環式流程技術制備體系，能夠制備各種超高性能光學薄膜，包括紅外薄膜、增透膜，ARcoating,激光薄膜、特種薄膜、紫外薄膜、x射線薄膜，應用領域涉及激光切割、激光焊接、激光美容、醫用激光器、光學科研，紅外制導、面部識別、VR/AR應用,博物館，低反射櫥窗玻璃，畫框，工業燈具照明，廣告機，點餐機，電子白板，安防監控等。卷柔新技術擁有自主知識產權的全自動生產線【sol-gel溶膠凝膠法鍍膜線】，這條生產線能夠生產全球先進的減反射玻璃。鍍膜版面可達到2440*3660mm，玻璃厚度從0.3mm到12mm都可以,另外針對PC,PMMA方面的增透膜也具有量產生產能力。ARcoating減反膜基本接近無色,色彩還原性好，并且可以避免了磁控濺射的缺點，鍍完增透膜后玻璃可以做熱彎處理和鋼化處理以及DIP打印處理。這個難度和具有很好的應用性，新意突出，實用性突出，濕法鍍膜在價格方面也均優于真空磁控的干法。
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