锂基二次电池(锂离子电池、锂硫电池等)因具有循环寿命长、能量效率高、无记忆效应等优势,在各类电子设备和新能源汽车市场中有广阔的应用前景。隔膜作为锂基二次电池的重要部件之一,在提供离子传输通道的同时还对保障电池安全性起着关键作用。聚烯烃材质的微孔薄膜因具有较低的生产成本、优异的化学和电化学稳定性、以及合适的孔结构等特点,是当前隔膜市场的主导产品。然而,聚烯烃隔膜因其分子结构中缺乏极性和刚性基团表现出较差的电解液浸润性,并且具有严重的热收缩特性,不利于确保电池性能的发挥和安全性。此外,聚烯烃隔膜不能有效抑制锂硫电池中的多硫化物穿梭。针对上述问题,本论文的研究内容如下:(1)通过利用高碘酸盐诱导氧化法,实现了天然多酚单宁酸(TA)在PP隔膜表面的快速涂覆,所制得的TAPP隔膜水接触角由121.7°降低至53.2°,离子电导率由0.72 mS cm-1提升至0.91 mS cm-1,电解液浸润性和界面稳定性显著增强,使用该隔膜组装的LiCoO2/C(石墨)电池库伦效率超过99.9%,经300圈循环后容量保留率为71.4%(原膜组装的电池仅为55.9%),表现出较好的循环稳定性和倍率性能。(2)通过利用单宁酸对隔膜进行预处理,实现了水基ZrO2陶瓷浆料在PE隔膜表面的均匀铺展,所制得单面涂覆的ZrO2-PE隔膜电解液接触角由43.7°降至5.7°,隔膜在140 ℃热处理1h后的尺寸收缩率由88.7%降低至仅为3.2%,表现出显著增强的热稳定性和电解液浸润性,使用该隔膜组装的NCM-523/C电池在45 ℃循环300圈后容量保持率为73.5%,而使用PE组装的电池在循环100圈后即发生了严重的内部短路。(3)通过利用非溶剂诱导相分离的方法,实现了在PE隔膜两侧同时涂覆聚酰胺酰亚胺(PAI)涂层,所制得的PAI-PE隔膜电解液吸液率由82.1wt%提升至157.3 wt%,离子电导率由0.32 mS cm-1增加至0.53 mS cm-1,在140 ℃热处理1h后没有发生明显的热收缩,使用该隔膜组装的NCM-523/C电池在45℃时表现出显著提升的循环稳定性和倍率性能,在9C时的放电容量为56.3 mAh g-1,而PE隔膜组装的电池仅为19.4 mAh g-1。(4)通过利用层层自组装的方法将单宁酸和多乙烯多胺涂覆在PE隔膜表面,所制得的MPE隔膜电解液接触角43.7°降低至11.5°,系统研究了隔膜浸润性对Li+在隔膜内部和隔膜/电解液-电极界面处传输行为的影响。结果发现,MPE隔膜的离子电导率由0.32 mS cm-1提升至0.42 mS cm-1,Li+迁移数由0.37提升至0.49,Li+传输能力得到显著增强,同时Li+在锂电极界面处的剥离/沉积行为也更加均匀,对锂枝晶的生长起到一定的抑制作用,使用MPE隔膜组装的LCO/Li电池表现出更好的循环稳定性和倍率性能。(5)通过利用原位相转化法,实现了隔膜/电极一体化的柔性硫基正极S@PMIA的制备,其中PMIA隔膜层具有梯度的非对称孔结构,外表面为孔径小于60 nm的相对致密层,电解液接触仅为8.7°,电极整体的抗拉强度为64.5 MPa,断裂伸长率为43.9%,表现出较好的机械强度和柔性,使用该电极组装的S@PMIA/Li电池展现出了优异的电化学性能和超长的循环寿命循,在1C条件下,经过1000圈的循环以后,依然保留了 548.7mAhg-1的放电容量,平均每圈的容量衰减率仅为0.032%。