LATP改性PVDF-PAN复合隔膜的制备及应用

王 畅，谢晓华，石 斌，李新禄

(1.重庆大学材料科学与工程学院，重庆 400000； 2.贵州梅岭电源有限公司，特种化学电源国家重点实验室，贵州 遵义 563000； 3.中国科学院上海微系统与信息技术研究所，上海 200050)

静电纺丝技术制备的聚烯烃纳米纤维隔膜具有孔径小、孔隙率高、比表面积高和机械强度高等优点。Y.Z.Liang等[1]通过静电纺丝技术制备的聚偏氟乙烯(PVDF)纳米纤维膜，吸液率超过600%。W.Y.Chen等[2]制备的聚酰亚胺纳米纤维隔膜的耐热性较好，在240 ℃下不发生形变，离子电导率(1.46×103S/cm)较高。厚度、孔隙结构及成本方面的缺陷，制约了上述材料在锂离子电池中的应用。

聚丙烯腈(PAN)具有耐温性好(熔点317 ℃)[3]、化学性质稳定等优点，但是极限氧指数(LOI)值仅为17%，属于易燃性材料，导致在锂离子电池隔膜材料中的应用受限。Li1+xAlxTi2-x(PO4)3(LATP)作为钠离子快导体NASICON型固态电解质(空间结构群R-3C)，具有室温离子电导率高、稳定电位窗口宽、热稳定性好等特点[4]，但有脆性大、批量加工性能差等问题，无法直接批量用于高能量密度锂离子电池。

本文作者基于PAN纤维隔膜结构重构设计，用阻燃性聚合物材料PVDF改善PAN隔膜的阻燃性，采用静电纺丝法批量制备PVDF-PAN纳米纤维隔膜，与高离子电导率的LATP纳米颗粒涂层结合，得到高界面相容性的LATP改性PVDF-PAN复合隔膜，并对其性能进行测试。

1 实验

1.1 PVDF-PAN隔膜的制备

将5 g PVDF粉末(江苏产，AR)和5 g PAN颗粒(上海产，分子量为120 000，99.8%)加至溶剂N，N-二甲基甲酰胺(DMF，上海产，99.5%)中，配制浓度为15%的PVDF-PAN纺丝溶液，于60 ℃下磁力搅拌4 h后，制成淡黄色的透明澄清溶液。在干燥罐中真空(0.001 kPa)静止除泡24 h后，转至DP30静电纺丝设备(天津产)上进行纺丝。……