[发明专利]用于改善锂金属电池性能的隔膜功能材料及制备和应用

权利要求书

1.一种用于改善锂金属电池性能的隔膜功能材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1：以6～8g硝酸铁原料，煅烧得到氧化铁前驱体；

步骤2：将0.1～0.4g氧化石墨烯粉末通过细胞粉碎机分散到40毫升去离子水中，持续搅拌得到石墨烯分散液；

步骤3：将步骤1所得产物称量1～2g加入到含有0.1～0.3g氯化钠、1.5～2.5g聚二烯丙基二甲基氯化铵、0.2～0.6g三(羟甲基)氨基甲烷的50毫升水溶液中，连续搅拌一定时间后将其过滤，清洗，干燥，得到预静电处理的氧化铁前驱体；

步骤4：将步骤3得到的产物称量1～2g加入到步骤2得到的分散液中，连续搅拌，洗涤，干燥，得到前驱体粉末；

步骤5：将步骤4得到的产物称量0.1～0.5g置于瓷舟中，在氨气气氛下使用管式炉进行高温氨化处理，得到用于改善锂金属电池性能的隔膜功能材料。

2.根据权利要求1所述的用于改善锂金属电池性能的隔膜功能材料的制备方法，其特征在于：步骤1中煅烧的温度为200～250℃，升温速率2℃/min，空气中煅烧3小时。

3.根据权利要求1所述的用于改善锂金属电池性能的隔膜功能材料的制备方法，其特征在于：步骤3中将步骤1所得产物称量1～2g加入到含有0.1～0.3g氯化钠、1.5～2.5g聚二烯丙基二甲基氯化铵、0.2～0.6g三(羟甲基)氨基甲烷的50毫升水溶液中，连续搅拌0.5小时后将混合液过滤，用蒸馏水和乙醇多次清洗，然后在-60℃冷冻干燥箱中将其冷冻干燥24小时，得到表面富含阳离子的氧化铁前驱体。

4.根据权利要求1所述的用于改善锂金属电池性能的隔膜功能材料的制备方法，其特征在于：步骤4中将步骤3得到的产物称量1～2g加入到步骤2得到的分散液中，连续搅拌12小时，然后用水和乙醇离心洗涤，最后在-60℃冷冻干燥箱中干燥24小时，得到前驱体粉末。

5.根据权利要求1所述的用于改善锂金属电池性能的隔膜功能材料的制备方法，其特征在于：步骤5中所述管式炉中氨化处理温度为500℃，从室温到400℃升温速率5℃/min，从400到500℃升温速率1℃/min，在500℃氨化处理4小时。

6.根据权利要求1所述的用于改善锂金属电池性能的隔膜功能材料的制备方法，其特征在于：通过电荷吸附的层组装方式来构建核壳结构。

7.权利要求1至6任意一种所述制备方法得到的用于改善锂金属电池性能的隔膜功能材料，其特征在于：所述材料为具有核壳结构的氮掺杂石墨烯包裹氮化铁。

8.根据权利要求7所述的用于改善锂金属电池性能的隔膜功能材料，其特征在于：氮掺杂石墨烯包裹氮化铁的负载量为0.069～0.310mg/cm²。

9.根据权利要求7所述的用于改善锂金属电池性能的隔膜功能材料，在锂金属电池隔膜改性中的应用，其特征在于：所述隔膜功能材料提高了隔膜的亲锂性、机械强度，提高了锂金属电池的循环稳定性以及热稳定性。