中南大学jiuqing liu等人---界面聚合改性聚醚酰亚胺隔膜在锂离子电池中的应用

锂-氧（Li-O₂）电池具有超高的理论能量密度（3500 Wh kg^-1），受到了广泛关注。然而，锂金属负极不稳定、能量效率低和电解质分解等关键问题严重阻碍了其应用。在此，我们提出了一种基于界面聚合（IP）的隔膜改性方法来解决这些问题。得到的界面聚合层在聚醚酰亚胺（PEI）隔膜表面表现出良好的离子选择性渗透性，极大地抑制了电极间较大的EMIM⁺、TFSI^-和BF₄^-的离子传输。因此，具有代表性的 P2PEI 隔膜表现出最佳的循环性能，与其组装的 Li-O₂ 电池即使在 0.05 mA cm^-2 的电流密度和 1000 mAh g^-1 的有限比容量下也能稳定运行超过 135 个循环。

图 1 界面聚合工艺方案。

图 2. P/PEI (A1-A3)、P1-PEI (B1-B3)、P2-PEI (C1-C3) 和 P3-PEI (D1-D3) 隔膜的 SEM 图像：(1) 上表面，(2) 底面和（3）横截面图。

图 3. (A) FTIR 光谱和 (B) P/PEI、P1-PEI、P2-PEI 和 P3-PEI 隔膜的液体电解质吸收时间曲线。  (C) P/PEI 和 (D) P2-PEI 隔膜的锂离子迁移数。

图 4. (A) 使用 P/PEI、P1-PEI、P2-PEI 和 P3-PEI 隔膜组装的 Li-O2 电池的循环性能，(B) 使用 P2-PEI 的 Li-O2 电池的充电/放电曲线，和 (C) 电压 − 不同分离器的时间曲线。

图 5. 循环前后 Li-O₂ 电池锂金属拆解的 SEM：(A-C) 分别为循环前、第 1 次循环后和第 30 次循环后的锂金属。具有 (D) P1-PEI、(E) P2-PEI 和 (F) P3-PEI 隔膜的 Li-O₂ 电池的交流阻抗谱。Li-O₂电池的等效电路：（G）循环前和（H）循环后。

相关研究成果由中南大学Jiuqing Liu等人2022年发表在ACS Applied Polymer Materials (https://doi.org/10.1021/acsapm.2c00718)上。原文：Interfacial Polymerization-Modified Polyetherimide (PEI) Separator for Li–O2 Battery with Boosted Performance。