聚苯硫醚非织造布上PAMAM诱导的三维交联网络作为电池隔膜对电池性能的影响

大功率储能电池已被视为实现能源转型升级的必由之路。由于锂离子电池具有比容量高、自放电率低、无记忆效应等特点，逐渐向储能领域拓展，这对电池组件提出了更高的要求。隔膜位于正极和负极之间，用来隔离电子的传输。它不参与任何电化学反应，但决定锂离子的转移，最终对电池性能产生重要影响。商用聚烯烃隔膜存在孔隙率低、对电解液亲水性差、热稳定性差等缺点，由于其工作电流较大，将直接影响到大功率锂离子电池的充放电性能和安全性能。因此，迫切需要开发新型电池隔膜，以满足大储能的需求。

大功率锂离子电池对隔膜提出了满足大电流密度、安全性和优良循环稳定性的挑战。本研究通过在聚苯硫醚(PPS)非织造基材上构建聚酰胺胺(PAMAM)枝状聚合物引入的三维交联涂层来解决上述问题，并对生成数效应进行了深入探讨。

由于PAMAM树枝状大分子对电解质的亲水性、内腔的包埋效应、球形立体结构等独特优势，提高了交联复合隔膜的孔隙度、离子电导率、界面相容性以及锂离子转移数，特别是在高代数下，使电池在0.2℃下具有162.5 mAh g-1的超强放电容量和出色的C-倍率能力。使用第四代PAMAM制备三维交联涂层可以使隔膜具有优异的拉伸强度和杨氏模量。这与树状大分子G4产生的交联结构中存在较少的结而在一个结上存在多个交联点是分不开的。

这种强化的整体结构也有利于电化学窗口的扩大和循环稳定性的提高。这种行为使氧化分解电位达到5.36 V并提供卓越的电池性能保持(100次循环后98.6%)。因此，本研究将为开发大功率锂离子电池隔膜设计提供新的方法，并通过进一步简化PAMAM制备，使该技术走向实际应用，为追求更高的速率性能和循环稳定性提供一条新的途径。

文献来源：Yuqin Hu, Guobin Zhu, Cheng Wang, Jing Xu*, Luoxin Wang, Hua Wang, Chunzu Cheng. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects 2023, 663, 131100.