高功率锂离子电池的发展面临着安全问题以及电池性能亟待突破两大挑战,作为“第三电极”的隔膜虽不参与电化学反应,却在锂离子电池中承担着保护电池安全和运输锂离子的重要工作。与传统的聚烯烃隔膜相比,无纺布基隔膜具有较高的孔隙率,并可通过原材料的选择给予良好的热稳定性,因此受到较多关注。熔喷聚苯硫醚(PPS)无纺布具有优异的耐高温、耐腐蚀及阻燃性能。但是,其自身纤维形成的孔洞较大且不均匀,必须经过表面改性或涂覆后才能用作隔膜。以凝胶聚合物电解质为涂层是常用的改性无纺布的手段,但这种纯聚合物制备的凝胶电解质具有离子电导率低、力学性能差等缺陷。鉴于此,本研究拟在熔喷聚苯硫醚无纺布的表面构筑交联凝胶电解质,期望通过交联网络的引入降低凝胶电解质的结晶度,调控形成的孔洞结构,促进电解液的吸附。另外,交联网络的引入将有助于PPS无纺布基复合隔膜力学性能的增强。本论文的研究内容与成果如下:首先,我们在PPS无纺布表面构筑了单交联网络凝胶电解质,得到交联复合膜CLN/PPS。其中,单交联网络通过超支化聚乙烯亚胺(PEI)与聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)之间的反应形成。由于胺基的亲核性以及C-F键较强的极性,多官能团的PEI与PVDF-HFP之间可以快速的发生化学反应,并形成单交联网络结构。研究发现,复合膜CLN/PPS具有改善的浸润能力、较高的吸液率、良好的离子电导率以及优异的界面相容性,从而降低了电池工作时的欧姆极化程度,提高了放电比容量。这与超支化PEI较好的亲液能力以及其椭球形拓扑结构对PVDF-HFP结晶度的调控功能有关。另外,研究表明复合膜经200℃高温处理后依然可显示良好的热尺寸稳定性。同时发现,三维交联网络的引入可使复合膜具有增强的力学性能、宽的电化学窗口以及优异的电池循环性能。其次,我们在PPS无纺布表面构筑了半互穿网络凝胶电解质,得到复合膜SIPN/PPS。其中,半互穿网络由大分子聚环氧乙烷(PEO)、支化PEI以及端基为环氧的聚乙二醇(PEGDGE)构成。由于胺基与环氧乙烷之间的开环反应,PEI与PEGDGE可形成交联网络结构,大分子PEO贯穿其中。研究发现,复合膜SIPN/PPS具有贯穿的孔洞结构、良好的吸液性能、较高的离子电导率以及优异的界面相容性,从而使得其组装成的电池具有良好的充放电性能。这与超支化PEI的引入以及交联网络结构的引入能够降低PEO基体的结晶度及调控其成孔性能有关。同时,该复合膜还具有突出的拉伸强度。与上述单交联网络相比,半互穿交联网络的引入可以更好的增强力学性能。另外发现,半互穿网络的引入还可提高复合膜的热学性能、明显改善其电化学稳定性以及相应的电池循环稳定性。