电纺氧化膦负载聚丙烯腈复合隔膜用于更安全高能量密度锂离子电池

　　Appl. Mater. Today：电纺氧化膦负载聚丙烯腈复合隔膜用于更安全的高能量密度锂离子电池
　　DOI:10.1016/j.apmt.2020.100675 电池引发的火灾在全球范围内呈上升趋势。电池起火的严重程度与构成电池中主要可燃材料的隔膜和电解质等电池部件的燃烧行为直接相关。为了获得更安全的电池，必须在新的锂离子电池中使用可燃性低的组件。在这项工作中，为了减轻电池隔膜的可燃性并保持锂离子电池的电化学性能，研究者设计了一种新型的低热释放复合隔膜，通过静电纺丝技术将9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物（DOPO）引入聚丙烯腈（PAN）基质中。值得注意的是，使用微型燃烧量热仪（MCC）评估，含有DOPO的膜表现出显著降低的峰值放热率（pHRR），经证实PAN-15DOPO和PAN-20DOPO样品的对应值分别降低了33％和49％。此外，与在0.6C的C速率下初始放电容量为117 mAh g-1的原始PAN基电池相比，PAN-15DOPO基电池在100次循环后，C速率为0.6C时具有131 mAh g-1的优异初始放电容量和83％的容量保持率。这种通过对PAN和DOPO进行静电纺丝的策略为制备具有改善电化学性能和安全性的电池提供了一种可行的设计方案。
　　图1.PAN-DOPO纳米纤维膜的FTIR光谱。
　　图2.（a）PAN-20DOPO纳米纤维膜的高角度环形暗场图像（HAADF），（b）结合了C、N和P映射的EDS，EDS中的（c）C、（d）N和（e）P映射。
　　图3.（a）原始PAN的SEM图像和（b）TEM图像，（c）PAN-20DOPO的SEM图像和（d）TEM图像，以及（e）PAN-20DOPO的高倍率TEM图像。
　　图4.（a）PAN-DOPO纳米纤维膜的TGA曲线和（b）DSC热分析图。
　　图5.PAN-DOPO纳米纤维膜的MCC放热曲线。
　　图6.（a）含对称单元的浸有液体电解质的PAN-DOPO隔膜的奈奎斯特图，（b）PAN-DOPO纳米纤维膜的电解质吸收直方图。
　　图7.（a）基于PAN-DOPO纳米纤维隔膜电池的LSV图、（b）初始电压曲线、（c）倍率性能和（d）循环性能。
　　图8.含原始PAN和PAN-15DOPO隔膜的LFP/Li电池的EIS响应：（a）循环前，（b）100个循环后。（c）含PAN-DOPO纳米纤维隔膜对称锂电池拟合阻抗信号的等效电路和（d）EIS响应。
　　文章链接:http://www.espun.cn/News/Detail/43428
　　来源:易丝帮