大功率儲能電池已被視為實現能源轉型升級的必由之路。由于鋰離子電池具有比容量高、自放電率低、無記憶效應等特點，逐漸向儲能領域拓展，這對電池組件提出了更高的要求。隔膜位于正極和負極之間，用來隔離電子的傳輸。它不參與任何電化學反應，但決定鋰離子的轉移，最終對電池性能產生重要影響。商用聚烯烴隔膜存在孔隙率低、對電解液親水性差、熱穩定性差等缺點，由于其工作電流較大，將直接影響到大功率鋰離子電池的充放電性能和安全性能。因此，迫切需要開發新型電池隔膜，以滿足大儲能的需求。
大功率鋰離子電池對隔膜提出了滿足大電流密度、安全性和優良循環穩定性的挑戰。本研究通過在聚苯硫醚(PPS)非織造基材上構建聚酰胺胺(PAMAM)枝狀聚合物引入的三維交聯涂層來解決上述問題，并對生成數效應進行了深入探討。
由于PAMAM樹枝狀大分子對電解質的親水性、內腔的包埋效應、球形立體結構等獨特優勢，提高了交聯復合隔膜的孔隙度、離子電導率、界面相容性以及鋰離子轉移數，特別是在高代數下，使電池在0.2℃下具有162.5 mAh g-1的超強放電容量和出色的C-倍率能力。使用第四代PAMAM制備三維交聯涂層可以使隔膜具有優異的拉伸強度和楊氏模量。這與樹狀大分子G4產生的交聯結構中存在較少的結而在一個結上存在多個交聯點是分不開的。
這種強化的整體結構也有利于電化學窗口的擴大和循環穩定性的提高。這種行為使氧化分解電位達到5.36 V并提供卓越的電池性能保持(100次循環后98.6%)。因此，本研究將為開發大功率鋰離子電池隔膜設計提供新的方法，并通過進一步簡化PAMAM制備，使該技術走向實際應用，為追求更高的速率性能和循環穩定性提供一條新的途徑。
文獻來源：Yuqin Hu, Guobin Zhu, Cheng Wang, Jing Xu*, Luoxin Wang, Hua Wang, Chunzu Cheng. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects 2023, 663, 131100.
