锂离子电池隔膜是锂离子电池技术中的重要组成部分,其性能的优劣能够直接影响电池整体电化学性能表现,因此进行隔膜的研究对于电池技术的发展有着较大的研究价值。静电纺丝技术作为一种新兴的制膜技术在多个领域都占有着一席之地,且其特殊的成膜工艺同样能使得制备的锂离子电池隔膜具有较好的电化学性能表现。然而静电纺丝技术还处于研究阶段,过低的产量及成品较差的机械强度使其较难投入进工业化的生产之中,为了探究静电纺丝技术的成膜机理、增加静电纺丝制膜效率,了解电纺隔膜在锂离子电池体系中的表现、改善其机械强度,本文对以下内容进行了研究。论文的主要内容如下:(1)阐述了静电纺丝技术所涉及到的基本理论,并设计了层流及静电场耦合仿真模型。对静电纺丝过程中所涉及到的流体力学、电动力学等基本理论进行了阐述及分析,并对带电液滴在空间电场中的受力情况进行了分析,通过COMSOL Multiphysics对无针静电纺丝技术中液滴成为射流的过程进行了模拟仿真,针对不同电压、粘度、表面张力情况下的射流状态进行了分析及探讨,确定了无针静电纺丝技术中影响射流喷射的主要因素,为无针静电纺丝设备的设计提供理论基础。(2)进行了无针静电纺丝样机的设计及搭建。通过对圆形、三角形、四边形、五边形、六边形等不同形状的纺丝电极进行电场仿真,通过比对旋转过程中各角度电极峰值的平均值及异变系数(CV值),确立了四边形型电极为设计情况下的最佳纺丝电极。探讨了纺丝电极排列方式对整体电场的影响,通过比对不同条件下各纺丝电极上方0.5 mm处平面上的电场强度均值及CV值,确立了间距为7mm、交错排列模式下的纺丝电极为设计条件下的最优纺丝电极模型。设计了与无针静电纺丝喷头配套的供液系统及接收装置,并完成了无针静电纺丝样机的搭建,通过纺丝实验验证了仿真内容的正确性及所设计纺丝电极的可靠性。(3)将电纺聚酰亚胺(PI)纤维膜组装成扣式锂离子电池,对其进行了电化学测试。测试结果表明PI膜的离子电导率为1.310E-3 S/cm、电化学稳定窗口为5.5 V,均高于传统的Asahi PE膜0.201E-3 S/cm的离子电导率及其4 V—4.5 V的电化学稳定窗口。并对PI膜表面形貌、热稳定性、接触角等物理特性进行了测量。(4)针对电纺膜普遍较差的拉伸强度提出了两种改进方案。一个是通过高速转动的滚筒收集到的定向排列纳米纤维膜,纤维膜的拉伸强度提升至63.5 MPa,且孔隙率为78.3%。可以进一步通过调节滚筒的接收速度,制备具有三明治结构的多取向复合膜,调控纤维膜孔隙率与拉伸强度间的平衡。另一个是将静电直写技术制备的聚合物骨架通过高温熔融的方式融入PI纤维膜之中作为骨架支撑的骨架复合纳米纤维膜,纤维膜的拉伸强度提升至34.2 MPa。