聚對苯二甲酸乙二酯

聚對苯二甲酸乙二酯(PET)是一種機械性能、熱力學性能、電絕緣性能均優(yōu)異的材料。PET類隔膜最具代表性的產(chǎn)品是德國Degussa公司開發(fā)的以PET隔膜為基底，陶瓷顆粒涂覆的復合膜，其表現(xiàn)出優(yōu)異的耐熱性能，閉孔溫度高達220℃。

PET隔膜充放電循環(huán)前(a)后(b)SEM圖

湘潭大學肖啟珍等(2012)用靜電紡絲法制備了PET納米纖維隔膜，制造出的納米纖維隔膜具有三維多孔網(wǎng)狀結構，如(b)圖，纖維平均直徑300nm，且表面光滑。

靜電紡絲PET隔膜熔點遠高于PE膜，為255℃，最大拉伸強度為12Mpa，孔隙率達到89%，吸液率達到500%，遠高于市場上的Celgard隔膜，離子電導率達到2.27×10-3Scm-1，且循環(huán)性能也較Celgard隔膜優(yōu)異，電池循環(huán)50圈后PET隔膜多孔纖維結構依然保持穩(wěn)定，如(a)圖。

聚酰亞胺

聚酰亞胺(PI)同樣是綜合性能良好的聚合物之一，具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、較高的孔隙率，和較好的耐高溫性能，可以在-200~300℃下長期使用。

Miao等(2013)用靜電紡絲法制造了PI納米纖維隔膜，該隔膜降解溫度為500℃，比傳統(tǒng)Celgard隔膜高200℃，如下圖，在150℃高溫條件下不會發(fā)生老化和熱收縮。

其次，由于PI極性強，對電解液潤濕性好，所制造的隔膜表現(xiàn)出極佳的吸液率。靜電紡絲制造的PI隔膜相比于Celgard隔膜具有較低的阻抗和較高的倍率性能，0.2C充放電100圈后容量保持率依然為100%。

(a)Celgard、PI40μm、100μm隔膜150℃處理前(a，b，c)后(d，e，f)熱收縮;(b)倍率測試

間位芳綸

PMIA是一種芳香族聚酰胺，在其骨架上有元苯酰胺型支鏈，具有高達400℃的熱阻，由于其阻燃性能高，應用此材料的隔膜能提高電池的安全性能。

此外，由于羰基基團的極性相對較高，使得隔膜在電解液中具有較高的潤濕性，從而提高了隔膜的電化學性質(zhì)。

一般而言，PMIA隔膜是通過非紡織的方法制造，如靜電紡絲法，但是由于非紡織隔膜自身存在的問題，如孔徑較大會導致自放電，從而影響電池的安全性能和電化學表現(xiàn)，在一定程度上限制了非紡織隔膜的應用，而相轉(zhuǎn)化法由于其通用性和可控制性，使其具備商業(yè)化的前景。

PMIA隔膜截面SEM圖和孔徑分布圖

浙江大學朱寶庫團隊(2016)通過相轉(zhuǎn)化法制造了海綿狀的PMIA隔膜，如圖，孔徑分布集中，90%的孔徑在微米以下，且拉伸強度較高達到了10.3Mpa。

相轉(zhuǎn)化法制造的PMIA隔膜具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性，在溫度上升至400℃時仍沒有明顯質(zhì)量損失，隔膜在160℃下處理1h沒有收縮。

同樣由于強極性官能團使得PMIA隔膜接觸角較小，僅有11.3°，且海綿狀結構使得其吸液迅速，提高了隔膜的潤濕性能，使得電池的活化時間減少，長循環(huán)的穩(wěn)定性提高。

另外由于海綿狀結構的PMIA隔膜內(nèi)部互相連通的多孔結構，使鋰離子在其中傳輸通暢，因此相轉(zhuǎn)化法制造的隔膜離子電導率高達1.51mS˙cm-1。

聚對苯撐苯并二唑

新型高分子材料PBO(聚對苯撐苯并二唑)是一種具有優(yōu)異力學性能、熱穩(wěn)定性、阻燃性的有機纖維。其基體是一種線性鏈狀結構聚合物，在650℃以下不分解，具有超高強度和模量，是理想的耐熱和耐沖擊纖維材料。

由于PBO纖維表面極為光滑，物理化學惰性極強，因此纖維形貌較難改變。PBO纖維只溶于100%的濃硫酸、甲基磺酸、氟磺酸等，經(jīng)過強酸刻蝕后的PBO纖維上的原纖會從主干上剝離脫落的，形成分絲形貌，提高了比表面積和界面粘結強度。

(a)PBO原纖維;(b)PBO納米纖維隔膜結構

郝曉明等(2016)用甲基磺酸和三氟乙酸的混合酸溶解PBO原纖維形成納米纖維后，通過相轉(zhuǎn)化法制備了PBO納米多孔隔膜，其纖維形貌如上圖。

該隔膜的極限強度可達525Mpa，楊氏模量有20GPa，熱穩(wěn)定性可達600℃，隔膜接觸角為20°，小于Celgard2400隔膜的45°接觸角，離子電導率為2.3×10-4Scm-1，在0.1C循環(huán)條件下表現(xiàn)好于商業(yè)化Celgard2400隔膜。

由于PBO原纖維的制造工藝較難，全球范圍生產(chǎn)優(yōu)良PBO纖維的企業(yè)屈指可數(shù)，且均是采用單體聚合的方式，生產(chǎn)出的PBO纖維因需要強酸處理較難應用在鋰電池隔膜領域。

漢陽大學YoungMooLee團隊(2016)則用HPI(羥基聚酰亞胺)納米顆粒通過熱重排的方式制備TR-PBO納米纖維復合隔膜，該隔膜除了具備PBO材料本身的高強度、高耐熱性的優(yōu)點外，孔徑分布更集中、孔徑更小，且不需要在強酸強堿條件下制備。