锂离子电池用PSA/PET/PSA复合无纺布隔膜结构与电解质吸附性能

彭 锟， 王 彪， 季诚昌

(东华大学 纤维材料改性国家重点实验室，上海 201620)

隔膜起到隔绝正负极并提供锂离子传输通道的作用，是保证锂离子电池安全高效运行的关键材料[1-2]。隔膜孔结构及其对极性电解质[3]的吸附性能将严重影响锂离子电池的性能。

目前，便携式锂离子电池中广泛应用的聚烯烃隔膜(聚丙烯、聚乙烯隔膜)[4]具有亲电解质性能并存在热稳定性差、孔隙率低等缺点，在动力用锂离子电池中的应用受到限制。研究者主要通过表面涂覆[5-6]、化学接枝[7-8]等方法对聚烯烃隔膜孔结构、亲液性能进行改性，取得了一定的进展，但是，其制备工艺复杂、规模化生产困难，仍不能满足下一代动力锂离子电池大功率充放电的需求。

本文制备了一种PSA(聚芳砜)/PET(聚酯)/PSA隔膜，并对所制备隔膜的孔结构及其对电解质吸附行为进行了系统研究。

1 试验部分

1.1 主要原料

PET熔喷无纺布(厚度30 μm，扬州腾飞公司提供)；PSA(上海特氨纶公司提供)；N，N- 二甲基乙酰胺(国药集团，分析纯)；聚丙烯隔膜(Celgard 2400，厚度25 μm)；电解液(锂盐，1 mol/L六氟磷锂；溶剂，V(碳酸乙烯酯) ∶V(碳酸二乙酯)=1∶1(张家港国泰华荣化工新材料)。电解质基本参数如表1所示。

表1 电解质基本参数

1.2 制备方法

在室温、磁力搅拌条件下将PSA溶解于N，N- 二甲基乙酰胺中，配备制得质量分数为12%的静电纺丝原液。以PET熔喷无纺布为接收板，具体静电纺丝参数如下：电压为18 kV，接收距离为15 cm，纺丝速度为0.2 mL/min，纺丝时间为2 h。对PET基体无纺布进行双面静电纺丝制备得到复合隔膜(PSA/PET/PSA)。PSA/PET/PSA隔膜在60 ℃下，抽真空24 h得到最终样品。……