靜電紡絲是通過高壓電場作用,使高聚物溶液或熔體在電場力的作用下,在毛細管Taylor錐頂被拉伸成超細纖維的一種新型技術(shù)。
靜電紡絲法是一種*的制備超薄納米纖維膜簡單而有效的方法,靜電紡絲法制備的纖維膜具有纖維直徑小、表面積大、孔隙率高、精細程度一致等特點,自1996年Reneker提出可將靜電紡絲技術(shù)應(yīng)用于制備PI納米纖維以來,人們在靜電紡絲法制備PI隔膜方面做了大量研究。
周近惠等通過靜電紡絲法制備了PI納米纖維隔膜,其孔隙率高達92%,并研究了該隔膜在兩種常用充電截止電壓(4.2V和4.4V)下的電化學循環(huán)性能,結(jié)果表明該隔膜的吸液率、容量保持率、比容量衰減等性能均明顯優(yōu)于Celgard2400隔膜,且在2.8~4.4V下的容量保持率高達91.6%。
安平用靜電紡絲法制備了一種PI鋰離子電池隔膜,其制備的隔膜具有較高的孔隙率(>90%)和良好的電解液潤濕性和保液性。相較于在150℃下具有20%收縮率的傳統(tǒng)聚烯烴隔膜,該隔膜具有突出的熱尺寸穩(wěn)定性,在高達500℃的高溫下其尺寸未發(fā)生明顯變化。同時該隔膜具有優(yōu)異的電化學性能,在高達28.8C的高倍率放電條件下,仍保持33.6%的放電率,而聚烯烴隔膜在16C放電條件下的放電率僅為8.48%。
然而傳統(tǒng)的PI納米纖維非織造隔膜,在電解液中容易發(fā)生膨脹,隔膜溶脹尺寸難以控制,且因為纖維之間沒有很強的相互作用,所以納米纖維膜的機械強度較差,因此出現(xiàn)了具有交聯(lián)結(jié)構(gòu)的靜電紡絲PI隔膜。交聯(lián)方法包括熱致交聯(lián)、溶致交聯(lián)、堿液刻蝕等。
黃素萄用熱致交聯(lián)和溶致交聯(lián)法制備了具有微交聯(lián)結(jié)構(gòu)的PI納米纖維隔膜,增強了纖維之間的相互作用,改善了纖維之間松散搭接狀態(tài)以及開放的孔結(jié)構(gòu),使得PI纖維膜的拉伸強度由原來的14.76MPa提高到76.10MPa。
在制備PI隔膜的多種方法中,靜電紡絲法是比較常用的一種,杜邦公司和江西先材公司推出的PI隔膜均以靜電紡絲法制備。靜電紡絲法雖然有很多優(yōu)點,但該方法產(chǎn)量低,對紡絲溶液和環(huán)境的溫度、濕度要求比較苛刻。
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