背景介绍：超级电容器具有高功率密度、长循环寿命等优势，但能量密度和工作电压低于锂离子电池，限制了其应用范围。提升工作电压是提高能量与功率密度的关键，室温离子液体（ILs）因宽电化学窗口（≥5.0V）和高浓度特性成为理想电解质，但高粘度和大离子尺寸要求隔膜具备高孔隙率、快速离子传输能力。聚偏二氟乙烯（PVdF）隔膜虽具电化学稳定性和机械强度，却存在亲水性差、电解质吸收率低等缺陷。纳米结构静电纺丝纤维隔膜虽能改善离子传输，但其与 ILs 的亲和力不足。如何优化材料组成提升超级电容器在 ILs 电解质中的综合性能值得研究。

近日，渤海大学化学与材料工程学院的何铁石教授团队在 《Materials Science and Engineering B 》期刊发布了“P[VEIm]I/PVdF electrospun fibers separator for supercapacitor in ionic liquids electrolyte”（离子液体电解质中超级电容器的 P[VEIm]I/PVdF 静电纺丝纤维隔膜应用）的最新研究成果。该团队通过静电纺丝技术成功制备了聚（1-乙烯基-3-乙基咪唑碘化物）/聚偏二氟乙烯（P[VEIm]I/PVdF）复合纤维隔膜。制备示意图如下。

采用传统的自由基溶液聚合法制备了聚（1 - 乙烯基 - 3 - 甲基咪唑碘化物）（P [VEIm] I）。P [VEIm] I 与 PVdF 在静电纺丝溶液中具有良好的相容性和高电荷积累能力，因此使用静电纺丝技术可以获得纤维直径均匀、形貌结构良好的 P [VEIm] I/PVdF 静电纺丝纤维垫。

 

根据 “相似相溶” 原理，P [VEIm] I 对离子液体电解质具有良好的亲和力，因此 P [VEIm] I/PVdF 静电纺丝纤维隔膜比 PVdF 静电纺丝纤维隔膜具有明显更小的接触角、更高的电解质吸收率和更低的接触电阻。基于 P [VEIm] I/PVdF 静电纺丝纤维隔膜的超级电容器在离子液体电解质中表现出低内阻、良好的倍率性能和高工作电压。

由 P [VEIm] I:PVdF 质量比 = 3:100 的 P [VEIm] I/PVdF 静电纺丝纤维隔膜具有综合电化学性能：综合电阻为 4.1Ω，功率密度为 1,096W・kg⁻¹，能量密度为 22.5Wh・kg⁻¹，并且在 1,000 次循环寿命测试后放电容量保持率为 97.5%。

经过实验研究可以看出，PVdF 基静电纺丝纤维具有良好的应用前景。一方面，PVdF 本身具有优异的物理 / 化学性能、介电性能和压电特性；另一方面，静电纺丝技术可以在保持良好机械性能的同时提高其孔隙率和离子传输能力，并且还可以通过添加添加剂进行进一步改性；这些优点共同证明了其在储能装置中的广泛应用前景。本研究成果为离子液体电解质中的超级电容器隔膜材料开发提供了新思路。

从该项研究也不难发现，静电纺丝技术在 PVdF 基纳米纤维隔膜的制备中扮演着关键角色，其工艺特性直接决定了纤维的孔隙率、均匀性及功能改性效果。而优质的静电纺丝设备，正是实现这类复杂精细电纺膜材料创新研究的核心支撑。微迈MN80静电纺丝机，具备高精度控温、稳定射流输出及智能化工艺调节等优势，可精准调控纤维直径至纳米级，同时支持多元材料共混纺丝，完美适配 各类复合聚合物材料体系的制备需求。无论是提升电解质亲和性的功能化添加剂分散，还是高孔隙率三维结构的构建，设备均能通过优化纺丝参数（如电压、流速、接收距离等）实现精准控制，助力科研团队高效开展材料创新，加速科研成果向实际应用的转化。

文献来源：https://doi.org/10.1016/j.mseb.2025.118179