[发明专利]一种应用于锂离子电池的MXene材料隔膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种应用于锂离子电池的MXene材料隔膜的制备方法，包括合成Ti₃AlC₂粉体；将Ti₃AlC₂粉体加入到盐酸溶液中，然后搅拌均匀，在搅拌过程中缓慢加入LiF，将温度升至一定温度后搅拌反应20～30h，将沉淀物用去离子水和无水乙醇分别洗涤3次，离心，过滤，在75～85℃真空条件下干燥7～10h后得到多层Ti₃C₂粉末；将多层Ti₃C₂粉末加入到去离子水中，然后在氮气氛围下50～60℃超声3～5h，然后加入尿素继续在该温度下超声，离心，取上层溶液冷冻干燥后得到分层Ti₃C₂粉末；将分层Ti₃C₂粉末加入到混合溶剂中，然后加入氧化石墨烯，超声搅拌2～3h，然后加入聚偏氟乙烯，继续搅拌3～5h后，将其移入静电纺丝注射泵中，进行静电纺丝，得到纤维膜，然后在辊压机上以压力30～34MPa进行辊压，在50～60℃下干燥得到隔膜。

技术领域

本发明属于锂离子电池隔膜技术领域，具体涉及一种应用于锂离子电池的MXene材料隔膜的制备方法。

背景技术

清洁能源可以减少对化石能源储量的依赖，但是这些清洁能源在实际应用中往往都受到自然条件的限制，而储能器件能够提高各种能源利用的效率，弥补清洁能源受自然条件限制的缺陷，电池就是一种常用的储能器件。其中，锂离子电池具有能量密度高、工作电压高、循环寿命长、环境友好等优点，是一种性能优良、使用范围广泛的电池。

二维纳米材料具有特殊的结构，能够为锂的嵌入和脱出提供更加便捷快速的通道，同时还具有良好的稳定性，如何开发出一种比容量高、循环寿命长二维纳米材料对锂离子电池具有重要意义。MXene是一种新型二维层状过渡金属碳化物/氮化物，它具有高的比表面积、优异的导电性、丰富的表面官能团，是当前电化学储能领域研究的热点。但是MXene同其它二维材料一样，其二维层状结构使其在组装过程中自发的堆叠，因此采用MXene材料制备的锂离子电池隔膜，其由于堆叠形成的致密结构会影响电解液的渗透和离子的传输，最终影响MXene表面活性位点的有效利用，限制了其电化学性能的表达，导致其隔膜本体电阻高，孔隙率低，导电性能差等缺陷。

发明内容

针对以上MXene材料隔膜应用于锂离子电池中存在隔膜本体电阻高，孔隙率低，导电性能差等缺陷，本发明的目的在于提供一种应用于锂离子电池的MXene材料隔膜的制备方法，包括逐步刻蚀Ti₃AlC₂粉体的方法得到多层Ti₃C₂粉末，然后在继续将多层Ti₃C₂粉末超声改性得到分层Ti₃C₂粉末，再然后和氧化石墨烯和聚偏氟乙烯复合，高压电纺，辊压最后得到MXene材料隔膜。

其制备方法包括以下步骤：

S1：合成Ti₃AlC₂粉体。

S2：将Ti₃AlC₂粉体加入到盐酸溶液中，然后搅拌均匀，在搅拌过程中缓慢加入LiF，将温度升至50～60℃后在该温度条件下搅拌反应20～30h，将沉淀物用去离子水和无水乙醇分别洗涤3次，离心，过滤，在75～85℃真空条件下干燥7～10h后得到多层Ti₃C₂粉末。

S3：将多层Ti₃C₂粉末加入到去离子水中，然后在氮气氛围下50～60℃超声3～5h，然后加入尿素继续在该温度下超声40～60min，离心，其中离心速率为4000～6000rpm/min，取上层溶液冷冻干燥后得到分层Ti₃C₂粉末。