DOI: 10.1021/acsapm.2c00645

商用聚烯烃隔膜因其热稳定性差，常常导致锂离子电池爆炸和热失控。因此，各种具有高热稳定性的聚合物隔膜引起了研究人员的关注。本研究通过在静电纺丝前向PAA溶液中加入一定含量的纳米TiO2颗粒制备了一种特殊的纳米TiO2/聚酰亚胺（TiO2@PI）复合隔膜。研究发现，添加的TiO2陶瓷颗粒大大提高了隔膜的阻燃性能，同时抑制了锂枝晶，可防止电池内部短路。由TiO2浓度为5.0wt%的纺丝溶液制备的TiO2@PI纳米纤维隔膜（5.0-TiO2@PI）通过连接直径约500nm的球形颗粒形成，这极大地抑制了锂枝晶。其具有较好的性能，例如电解质吸收率（721%）和离子电导率（2.52mS/cm）。基于5.0-TiO2@PI纳米纤维隔膜的LiCoO2/Li电池即使在4C的电流密度下也具有较高的放电容量，优于PE隔膜。这种5.0-TiO2@PI纳米纤维隔膜的使用对高能量密度电池的安全性具有重要意义。

图3.纯PI膜（a,e）、1.5-TiO2@PI（b,f）、3.5-TiO2@PI（c,g）和5.0-TiO2@PI（d,h）复合膜的SEM，以及配备纯PI隔膜和TiO2@PI隔膜的LIBs中的锂枝晶生长示意图（i）。

图4.经160℃加热0.5h前（上）后（下）PE隔膜、PI膜、1.5-TiO2@PI、3.5-TiO2@PI和5.0-TiO2@PI复合膜的照片（从左到右）（a），PE隔膜、PI膜和5.0-TiO2@PI复合膜的TG曲线（b）。

图6.PI膜（a）、1.5-TiO2@PI（b）、3.5-TiO2@PI（c）和5.0-TiO2@PI（d）复合膜的电解质接触角。

图8.使用不同PI隔膜组装的LiCoO2||Li电池的循环性能（a）和倍率性能（b）。

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