中科大《AFM》:首次实现聚酰亚胺气凝胶隔膜在锂离子电池中应用

       锂离子电池（LIB）由于其高能量密度和长循环性能，在电动汽车、储能电站等领域得到了广泛的应用。然而，这些高能量密度锂离子电池更可能导致热失控，因此，人们在电池组件和电池管理系统的材料上进行了许多努力，以提高锂离子电池的安全性。隔膜是LIBs中的重要部件，因为它们隔离高能电极以避免内部短路，从而确保LIBs的安全工作。然而，基于聚烯烃的商用隔膜存在一些严重阻碍LIBs性能的缺点，例如高温下的热收缩和低电解质润湿性。聚酰亚胺（PI）基隔膜因其良好的耐热性（>300℃）、化学稳定性和优异的机械性能而被视为下一代隔膜。到目前为止，由于其低成本、可控性和高孔隙率的优点，人们已经进行了大量的尝试来通过静电纺丝制备PI隔膜。然而，通过静电纺丝技术制备的大多数非织造隔膜的机械强度较弱，并且由于其大孔径和宽孔径分布，可能会发生自放电和电解质泄漏。此外，静电纺丝法难以应用于工业规模制造，因为无法完全解决生产率低、再现性差和环境问题。

       鉴于上述问题，中国科学技术大学程旭东副研究员、张和平研究员等采用了简单的溶胶-凝胶方法制备了一种孔隙率均匀、耐高温、电化学性能优异的新型聚酰亚胺气凝胶隔膜（PIA），并首次将其应用在了锂离子电池中。PIA隔膜优异的孔隙率（78.35%）和电解液吸收率（321.66%）有助于LIBs的低内阻和优异电化学性能，在1000次1 C电流循环后可以保持118 mAh g−1高比容量。相关工作近期以题为“Novel Thermotolerant and Flexible Polyimide Aerogel Separator Achieving Advanced Lithium-Ion Batteries “发表在了《Advanced Functional Materials》上。