[发明专利]一种离子电池功能化纺织棉布隔膜及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种离子电池功能化纺织棉布隔膜及其制备方法和应用，属于离子电池技术领域，解决现有水系锌离子电池在循环过程中容易形成枝晶和副产物造成电池短路及金属锌利用率低等的技术问题。所述离子电池功能化纺织棉布隔膜的制备方法，采用普通的纺织棉布为基础，采用简单的溶液浸渍法，得到了氟化物和全氟磺酸树脂协同修饰的功能化纺织棉布隔膜，能改变锌金属生长的方向使其沿平行于锌片表面的方向生长，有效抑制锌枝晶的形成，还能有效抑制反复循环过程中副产物的生成；该制备方法操作简单、环保节能、成本低廉，有利于实现大规模工业化生产。

技术领域

本发明属于离子电池技术领域，具体涉及一种离子电池功能化纺织棉布隔膜及其制备方法和应用。

背景技术

锂离子电池虽然已经广泛应用于各类电子产品，但是由于其固有缺陷限制了其在大规模储能系统的应用。例如，有机电解液易燃、成本高及锂资源匮乏等缺陷，都满足不了大规模储能系统追求的高安全性、低成本的目标。而水系锌离子电池因使用水系电解液，因而具有高安全性、低成本的优势，同时锌金属资源丰富、体积能量密度高，被认为是最具有希望成功应用于大规模储能系统的电化学体系。尽管锌金属负极具有巨大的潜力，但由于存在枝晶形成、副产物生成及电镀/剥离库仑效率(CE)不足等问题，在一定程度上阻碍了其实际大规模应用。到目前为止，有两个主要的策略来解决这些问题。第一种策略是调整电解液配方，例如引入添加剂和调整锌盐的组成和浓度。第二种策略是对锌负极本身进行改造，其原则是确保负极表面锌金属均匀沉积。这些策略通常是通过添加外来物种/构建额外的保护层来实现的，这增加了成本和/或破坏整个器件的能量密度。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种离子电池功能化纺织棉布隔膜及其制备方法和应用，用以解决现有水系锌离子电池在循环过程中容易形成枝晶和副产物造成电池短路及金属锌利用率低等的技术问题。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明公开了一种离子电池功能化纺织棉布隔膜的制备方法，包括以下步骤：

S1：对纺织棉布进行预处理，随后将预处理后的纺织棉布放置在锌盐溶液中浸泡，得到前处理纺织棉布；

S2：将前处理纺织棉布放置在氟化盐溶液中浸泡，得到中间处理纺织棉布；

S3：将中间处理纺织棉布放置在功能高分子溶液里浸润，然后冲洗、烘干后，得到水系锌离子电池功能化纺织棉布隔膜。

进一步地，S1中，所述对纺织棉布进行预处理是将纺织棉布放入盐酸溶液中浸泡，然后进行冲洗、烘干，得到预处理后的纺织棉布。

进一步地，所述盐酸溶液的浓度为1mol/L～3mol/L；所述浸泡时间为3h～5h。

进一步地，S1中，所述锌盐溶液包括硫酸锌溶液、氯化锌溶液、三氟甲基磺酸锌溶液和乙酸锌溶液中的一种或多种；所述锌盐溶液的浓度为1mol/L～3mol/L；所述浸泡时间为3h～10h。

进一步地，S2中，所述氟化盐溶液包括氟化锂溶液、氟化钠溶液和氟化钾溶液中的一种或多种；所述氟化盐溶液的浓度为1mol/L～3mol/L；所述浸泡时间为3h～10h。

进一步地，S3中，所述功能高分子溶液包括全氟磺酸树脂溶液、聚三氟苯乙烯磺酸溶液、聚四氟乙烯溶液。

进一步地，其特征在于，所述冲洗是采用水和乙醇分别进行冲洗；所述烘干温度为70℃～90℃。

进一步地，所述功能高分子溶液使用时需要稀释，稀释的倍数为1～5倍。

本发明还公开了采用上述一种离子电池功能化纺织棉布隔膜的制备方法制备得到的离子电池功能化纺织棉布隔膜。