Electrospun PAN membranes toughened and strengthened by TPU/SHNT for high-performance lithium-ion batteries

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作者
Liping Tang,Yankang Wu,Dan He,Zhiqiang Lei,Naiqiang Liu,Yu He,Manuel Reyes De Guzman,Jian Chen
出处
期刊:Journal of Electroanalytical Chemistry [Elsevier BV]
卷期号:931: 117181-117181 被引量:20
标识
DOI:10.1016/j.jelechem.2023.117181
摘要

Membrane separators should have robust characteristics to ensure that batteries have a high discharge capacity and could shun the probability of thermal runaway. In this study, thermoplastic polyurethane (TPU) and inorganic surface-modified halloysite nanotube (SHNT) are considered to improve the toughness and strength of electrospun polyacrylonitrile (PAN) fibers. This is because TPU is elastic, while SHNT has a high aspect ratio and a special hollow structure. The obtained PAN/TPU/SHNT membrane exhibits improvement in its overall performance. It exhibits excellent thermal stability, increased flexibility, and high ionic conductivity. More importanly, the tensile strength of membranes increases to 28.5 MPa and observed a significant vibration amplitude, which is signifying better flexibility and elasticity. With PAN/TPU/SHNT-3 as a battery separator, the lithium-ion battery delivers a capacity of 108.41 mAh/g and a retention of 98.30 % at 2C for 100 cycles. These data on capacity and retention are higher than those of Celgard 2400. Incorporating SHNT to improve the fiber strength and TPU for its elasticity into electrospun PAN membrane separators should prove effective in enhancing not only the electrochemical performance but also the safety of batteries.
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