大功率儲能電池已被視為實現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型升級的必由之路。由于鋰離子電池具有比容量高、自放電率低、無記憶效應(yīng)等特點，逐漸向儲能領(lǐng)域拓展，這對電池組件提出了更高的要求。隔膜位于正極和負(fù)極之間，用來隔離電子的傳輸。它不參與任何電化學(xué)反應(yīng)，但決定鋰離子的轉(zhuǎn)移，最終對電池性能產(chǎn)生重要影響。商用聚烯烴隔膜存在孔隙率低、對電解液親水性差、熱穩(wěn)定性差等缺點，由于其工作電流較大，將直接影響到大功率鋰離子電池的充放電性能和安全性能。因此，迫切需要開發(fā)新型電池隔膜，以滿足大儲能的需求。
大功率鋰離子電池對隔膜提出了滿足大電流密度、安全性和優(yōu)良循環(huán)穩(wěn)定性的挑戰(zhàn)。本研究通過在聚苯硫醚(PPS)非織造基材上構(gòu)建聚酰胺胺(PAMAM)枝狀聚合物引入的三維交聯(lián)涂層來解決上述問題，并對生成數(shù)效應(yīng)進行了深入探討。
由于PAMAM樹枝狀大分子對電解質(zhì)的親水性、內(nèi)腔的包埋效應(yīng)、球形立體結(jié)構(gòu)等獨特優(yōu)勢，提高了交聯(lián)復(fù)合隔膜的孔隙度、離子電導(dǎo)率、界面相容性以及鋰離子轉(zhuǎn)移數(shù)，特別是在高代數(shù)下，使電池在0.2℃下具有162.5 mAh g-1的超強放電容量和出色的C-倍率能力。使用第四代PAMAM制備三維交聯(lián)涂層可以使隔膜具有優(yōu)異的拉伸強度和楊氏模量。這與樹狀大分子G4產(chǎn)生的交聯(lián)結(jié)構(gòu)中存在較少的結(jié)而在一個結(jié)上存在多個交聯(lián)點是分不開的。
這種強化的整體結(jié)構(gòu)也有利于電化學(xué)窗口的擴大和循環(huán)穩(wěn)定性的提高。這種行為使氧化分解電位達到5.36 V并提供卓越的電池性能保持(100次循環(huán)后98.6%)。因此，本研究將為開發(fā)大功率鋰離子電池隔膜設(shè)計提供新的方法，并通過進一步簡化PAMAM制備，使該技術(shù)走向?qū)嶋H應(yīng)用，為追求更高的速率性能和循環(huán)穩(wěn)定性提供一條新的途徑。
文獻來源：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.
