Page 107 - 精细化工2019年第10期

第 10 期 刘落恺，等: 静电纺 PPEK/SiO 2 锂离子电池隔膜的制备及性能 ·2073·

从表 4 可以看出，PPEK 电纺纤维膜的离子电 制备的电池的比容量高于 PP 隔膜。放电比容量随循
导率均高于 PP 隔膜，并且随着 SiO 2 质量分数的增 环次数呈现上升的趋势，这可能是因为随着时间的
加而增加。当 SiO 2 质量分数为 6%时，PPEK-6 的离 增加，隔膜与电解液之间的浸润越来越充分。循环
–3
子电导率为 2.63×10 S/cm，相对于 PPEK-0 约提高 性能与孔隙率、吸液率、离子电导率、界面阻抗等
了 107%。离子电导率是由离子的扩散速度决定的， 有关，PPEK 电纺纤维膜具有较大的孔隙率、吸液
受到隔膜结构的影响，隔膜孔隙越多则吸收的电解 率、离子电导率以及较低的界面阻抗，SiO 2 的添加
液越多，越有利于离子的扩散，离子电导率也就越 使得电纺纤维膜具有更加优异的循环性能，循环性
[5]
高 [30] 。SiO 2 的添加使 PPEK 电纺纤维膜的孔隙率和 能的结果与前面孔隙率、吸液率等规律一致 。

吸液率增加，多孔结构能够使离子传导更加流畅、
快速，因此离子电导率提高。
2.6.3 界面阻抗
隔膜电解液体系与电极间的界面相容性直接影
响电池的循环性能和使用寿命，较低的界面阻抗有
利于锂离子电池性能的提高。图 6 为 PP 隔膜和
PPEK 电纺纤维膜的交流阻抗谱图，图中的半圆在
实轴上直径的大小代表隔膜电解液体系与电极的界
面阻抗的大小。

图 7 PP 隔膜和 PPEK 电纺纤维膜的循环性能测试结果
Fig. 7 Cycle performance of PP separator and PPEK electrospun
membranes

2.7.2 倍率性能
以 PP 隔膜和 PPEK 电纺纤维膜组装电池，分别
在 0.5、1.0、1.5、2.0、0.5 C 的充放电电流下进行
倍率性能测试。图 8 为 PP 隔膜和 PPEK 电纺纤维膜
的倍率性能测试结果。

图 6 PP 隔膜和 PPEK 电纺纤维膜的交流阻抗谱图
Fig. 6 EIS of PP separator and PPEK electrospun membranes

如图 6 所示，PP 隔膜具有最大的界面阻抗（约
890 Ω），PPEK 电纺纤维膜的界面阻抗随着 SiO 2 质
量分数的增加而下降，其中，PPEK-6（约 736 Ω）
的界面阻抗比 PPEK-0（837 Ω）下降了约 12%。这
可能是由于 SiO 2 的添加使得纤维膜具有更高的吸液
率和电解液亲和性，可以保存大量的电解液而促进
+
Li 的传导，保证了隔膜与电极之间良好的界面接触。
图 8 PP 隔膜和 PPEK 电纺纤维膜的倍率性能测试结果
2.7 电池性能 Fig. 8 Rate capability of PP separator and PPEK electrospun
membranes
2.7.1 循环性能

以 PP 隔膜和 PPEK 电纺纤维膜组装电池，在 1 C 如图 8 所示，PPEK 电纺纤维膜在充放电电流
的充放电电流下循环 100 次，进行循环性能测试。图 7 逐步增大时的容量保持效果优于 PP 隔膜，且比容量
为 PP 隔膜和 PPEK 电纺纤维膜的循环性能测试结果。 随着 SiO 2 质量分数的增加而增加。当充放电速率高
如图 7 所示，样品的初始放电比容量分别为 PP 达 2.0 C 时，PPEK 电纺纤维膜的比容量仍保有 255~
（285 mA·h/g）、PPEK-0（297 mA·h/g）、PPEK-2 306 mA·h/g，高于 PP 隔膜（225 mA·h/g）。当充放
（311 mA·h/g）、PPEK-4（325 mA·h/g）、PPEK-6 电速率回复到 0.5 C 时，PPEK 电纺纤维膜的比容量
（332 mA·h/g）、PPEK-8（348 mA·h/g），PPEK-6 的 跟初始时在 0.5 C 的比容量相当，说明 PPEK 电纺纤
放电比容量为 332~350 mA·h/g。PPEK 电纺纤维膜 维膜在经过大电流充放电后其可逆性很好。PPEK