芳纶-固态离子导体复合隔膜的制备与性能

采用非溶剂诱导相分离法(NIPS)制备了具有高热稳定性和良好电解液浸润性的芳纶-固态离子导体复合隔膜(PMIA-LATP-PEO)。在复合材料体系中,聚间苯二甲酰间苯二胺(PMIA)是绝缘和高温稳定性的基体,具有NASICON型骨架结构的磷酸钛铝锂(LATP)均匀分布于基体之中,用于提高隔膜的离子电导率,聚环氧乙烷(PEO)在制膜过程中起到调节孔径的作用,并可提升与锂金属的界面相容性。采用扫描电子显微镜(SEM)及能谱分析(EDS)观察隔膜形貌及元素分布,DSC和TGA及热收缩方法表征了其热稳定性,电化学技术测试了其离子电导率、锂离子迁移数等电化学性能,并测试了隔膜在LiFePO_(4)||Li电池中的循环性能和倍率性能。研究结果表明:PMIA-LATP-PEO复合膜具有丰富的立体孔隙结构,在200℃高温下保持尺寸形态稳定,绝缘性可靠。该隔膜的锂离子电导率达2.07×10^(-3) S/cm(25℃),锂离子迁移数(t_(Li+))为0.75。此外,PMIA-PEO-LATP复合膜对锂稳定性好,在Li||Li对称电池中以0.5 mA/cm2恒电流稳定循环大于1000 h,并可以抑制锂枝晶生长,复合膜在LiFePO_(4)||Li电池中表现出良好的循环稳定性。