[发明专利]一种用于液相锌离子电池的自支撑复合薄膜及其制备方法

权利要求书

1.一种用于液相锌离子电池的自支撑复合薄膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)金属离子预嵌的钒氧前驱体的制备：将五氧化二钒和含金属离子盐进行水热反应得到嵌有金属离子的钒氧前驱体；

(2)金属离子预嵌层状五氧化二钒纳米带/碳纳米管复合物的制备：将步骤(1)中的金属离子预嵌的钒氧前驱体与碳纳米管进行水热自组装形成金属离子预嵌层状五氧化二钒纳米带/碳纳米管复合物；

(3)自支撑复合薄膜的制备：将步骤(2)中的金属离子预嵌层状五氧化二钒纳米带/碳纳米管复合物真空抽滤和冷冻干燥处理形成自支撑复合薄膜。

2.根据权利要求1所述的用于液相锌离子电池的自支撑复合薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中具体包括如下步骤：将五氧化二钒与含金属离子盐通过搅拌、水浴超声均匀分散在去离子水溶液中，然后转移至含聚四氟乙烯内胆的水热釜进行水热反应，待水热釜自然冷却至室温，将产物用去离子水清洗数次，真空干燥，得到金属离子预嵌的钒氧前驱体。

3.根据权利要求1所述的用于液相锌离子电池的自支撑复合薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中具体包括如下步骤：将金属离子预嵌的钒氧前驱体与碳纳米管通过搅拌、细胞粉碎超声均匀分散在去离子水溶液中，然后转移至含聚四氟乙烯内胆的水热釜进行水热自组装，待水热釜自然冷却至室温，将制得产物用去离子水清洗数次，得到金属离子预嵌层状五氧化二钒纳米带/碳纳米管复合物。

4.根据权利要求1所述的用于液相锌离子电池的自支撑复合薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中具体包括如下步骤：将金属离子预嵌层状五氧化二钒纳米带/碳纳米管复合物分散在去离子水中，然后真空抽滤和冷冻干燥处理得到自支撑复合薄膜。

5.根据权利要求1～4任意一项所述的用于液相锌离子电池的自支撑复合薄膜的制备方法，其特征在于，所述含金属离子盐或为硝酸盐、硫酸盐、氯盐的一种或多种，所述金属离子为钠、锂、钾、锌、镁、铜、钙的一种或多种。

6.根据权利要求5所述的用于液相锌离子电池的自支撑复合薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中五氧化二钒和含金属离子盐的摩尔比为1:1、1:2、1:3、1:4、1:5；所述步骤(2)中所述水热自组装反应中金属离子预嵌的钒氧前驱体与碳纳米管的质量比为8:2、9:1、7:3、6:4、5:5、4:6、3:7、2:8或1:9。

7.根据权利要求6所述的用于液相锌离子电池的自支撑复合薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中水热反应的温度为160～200℃，反应时间为12～24小时，真空干燥温度为80～100℃，干燥时间为12～24小时；所述步骤(2)中水热自组装反应的温度为160～200℃，反应时间为2～24小时；

8.根据权利要求6所述的用于液相锌离子电池的自支撑复合薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中的碳纳米管有进行酸化处理，酸化处理方法为：将碳纳米管放入砂芯坩埚中，将砂芯坩埚置于聚四氟乙烯内胆，并向内胆中滴入预定量的浓硝酸，然后移至水热釜中120～200℃下热处理1～3小时。

9.根据权利要求1所述的用于液相锌离子电池的自支撑复合薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)所述搅拌时间为15～30分钟，水浴超声时间为15～30分钟；所述步骤(2)所述搅拌时间为15～30分钟，细胞粉碎超声时间为15～30分钟；所述步骤(3)所述超声分散时间为15～30分钟，冷冻干燥时间为12～48小时。

10.一种用于液相锌离子电池的自支撑复合薄膜，其特征在于，由权利要求1～9任意一项所述的用于液相锌离子电池的自支撑复合薄膜的制备方法制得，所述用于液相锌离子电池的自支撑复合薄膜的截面厚度为10-80μm。