浦鸿汀教授，CEJ： 纳层共挤出制备锂离子电池用聚丙烯纳米纤维隔膜

第一作者：邹章华

通讯作者：浦鸿汀*

单位：同济大学材料学院高分子系

纳米纤维隔膜由于其高孔隙率、高电解质吸收率和较薄的厚度，在高性能锂离子电池中越来越受欢迎。迄今为止，聚丙烯（PP）以其低廉的成本和稳定的电化学性能占据了锂离子电池隔膜市场的半壁江山。然而，由于PP材料没有良好的溶剂，采用溶液静电纺丝法制备PP纳米纤维非常困难。此外，熔喷PP纤维尺寸过大，纤维直径无法达到纳米级。因此，设计一种简易高效制备聚烯烃纳米纤维的技术并用于构筑PP纳米纤维隔膜具有重要意义。

近日，同济大学浦鸿汀教授课题组采用纳层共挤出技术成功制备了尺寸可控的PP纳米纤维，如图1所示，通过调节纳层共挤出的叠加层数和牵引速度可以实现PP纳米带向纳米纤维的定向转变。经120 ℃热压处理的PP纳米纤维隔膜（PPNFS-120）的拉伸强度提高了423%。PPNFS-120具有低界面阻抗和高离子电导率（1.5 mS cm-1），可以实现更高效的离子迁移。在160 ℃下具有令人满意的热稳定性（图2）。此外，由于较高的孔隙率（71.7%）和良好的三维网络结构，PPNFS-120的电解液吸收率显著提高（图3）。同时，这样的结构也有助于形成更均匀的SEI膜，有效抑制锂枝晶的生长，如图4所示，经过500小时的反复电镀/剥离实验，PPNFS-120的过电位相比于商业隔膜依旧稳定。更重要的是，基于PPNFS-120的NCM811||石墨和LFP||石墨全电池表现出优异的倍率性能和循环稳定性（图5，6），分别在3C和5C的电流密度下经过长时间循环充放电依旧展现出较高的容量保持率。这项工作为大规模制备高性能聚烯烃纳米纤维隔膜提供了新思路。

Synthesis of polypropylene nanofiber separators for lithium-ion batteries via nanolayer coextrusion

浦鸿汀 教授简介：1996年毕业于上海交通大学获博士学位，同年加入同济大学，2003年晋升为教授。曾在马普高分子研究所、南密西西比大学、加州大学圣芭芭拉分校任博士后或访问学者。编写《Polymers for PEM Fuel Cells》(John Wiley & Sons)等专著和教材3本，获授权发明专利77项，发表学术期刊论文265篇，SCI收录179篇，被引用4000余次，H因子37。

邹章华 简介：同济大学20级在读博士，迄今已在Chem. Eng. J., J. Membr. Sci., Appl. Surf. Sci. 等期刊以第一作者发表论文5篇。

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