近年来,高能量密度的锂离子电池发生了许多火灾和爆炸事故,引发了全社会对其安全性的广泛关注。隔膜是锂离子电池中的重要组成部分,对于保证锂离子电池安全高效运行具有重要意义。目前,聚烯烃隔膜因其卓越的机械性能和低廉的价格占据了隔膜产业大部分的市场份额。但聚烯烃隔膜电解质润湿性不佳、热稳定性差,在锂离子电池受热时可能导致电池内短路,甚至导致热失控（TR）事故。因此,锂离子电池的安全需求对隔膜的热稳定性提出了更高的要求,开发新型耐高温电池隔膜成为一项重要研究课题。聚酰亚胺气凝胶是一种三维多孔材料,结合了聚酰亚胺和气凝胶的优异性能,具有高孔隙率、耐高温及良好的力学性能,因此具有应用于锂离子电池安全隔膜的前景。然而,制备具有一定柔性和强度的微米级聚酰亚胺气凝胶薄膜仍是一项技术难题,聚酰亚胺气凝胶安全电池隔膜的综合性能研究尚为空白。因此本论文立意为开发能够应用于锂离子电池的聚酰亚胺气凝胶隔膜,提高电池的安全性能。主要研究工作如下:（1）耐高温聚酰亚胺气凝胶（PIA）隔膜的制备与热分析。首先通过二胺和二酐单体缩合并加入交联剂得到线性交联的耐高温聚酰亚胺溶液,然后经过涂覆和凝胶化得到湿凝胶薄膜,又经过老化、溶剂交换和超临界干燥后,制备得到聚酰亚胺气凝胶（PIA）隔膜。对PIA隔膜的热稳定性进行了表征,同时对其受热时的分子结构演变、热解反应动力学、分子间键能进行了深入分析研究。此外,通过热重-红外光谱联用技术、同步辐射真空紫外光电离质谱技术对聚酰亚胺气凝胶隔膜的热解产物进行测试分析,阐明了其热裂解和氧化分解反应机理。（2）PIA隔膜电化学性能与电池热安全性。由于PIA隔膜具有高孔隙率、吸液率及良好的电解液润湿性,在Li-LiFePO4纽扣电池体系中,使用PIA隔膜的电池在1000次循环后的容量保持率为79.2%,同时倍率性能优异。使用PIA隔膜的电池可以在90℃下稳定地循环300圈以上,在120℃环境下稳定循环50圈以上,显示出其应用于高温环境的锂离子电池的潜力。得益于PIA隔膜的化学稳定性和热稳定性,使用PIA隔膜的LiFePO4-石墨软包电池热失控温度较商用Celgard 2400隔膜提升30%以上。（3）力学增强聚酰亚胺气凝胶隔膜制备及综合性能。在PIA隔膜的研究基础上,通过共前驱体方法制备了柔性增强的聚酰亚胺气凝胶（M-PIA）隔膜。复合二胺单体ODA和DMBZ的引入提升了溶液的固含量,进而提高了隔膜的拉伸强度;同时采用1,3,5-三氨基苯氧基苯（TAB）用于形成交联结构,提高了隔膜的柔韧性。此外,M-PIA隔膜含有丰富的极性官能团,因此与极性电解质具有高亲和力。因此,采用M-PIA隔膜组装的Li-LiFePO4纽扣电池1000次循环后的容量保持率可以达到88%,具有稳定的长循环性能。在锂沉积实验中,M-PIA隔膜电池的沉积效率和稳定性均高于Celgard2400隔膜。此外,M-PIA隔膜由于其均匀的孔分布和高离子电导率抑制了铜箔上的锂枝晶生长,在其截面上没有观察到明显的枝晶状锂,证实了 M-PIA隔膜应用于锂金属电池的广阔前景和抑制锂枝晶生长的潜力。更重要的是,采用M-PIA隔膜组装的NCM523-石墨软包电池具有热稳定性高、放热率低的特点,热失控温度高达202.8℃。本文通过对软包电池各组分的DSC分析,阐释了 M-PIA隔膜组装的软包电池的热失控反应机理。