[发明专利]一种改性超薄纤维素隔膜的制备和应用

权利要求书

1.一种改性超薄纤维素隔膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)将纤维素纳米纤维均匀分散于水中，得到纤维素水系悬浊液；将功能材料分散到溶剂中，得到悬浊液2；

(2)该步骤为下面的步骤(2.1)或步骤(2.2)：

(2.1)将纤维素水系悬浊液和悬浊液2共混，然后将其抽滤到滤膜基底上，室温干燥后，剥离掉滤膜基底，得到改性超薄纤维素隔膜；

或者，(2.2)将纤维素水系悬浊液抽滤到滤膜基底上，得到超薄纤维素隔膜基体，再将悬浊液2抽滤到得到超薄纤维素隔膜基体上，得到改性超薄纤维素隔膜；

步骤(1)中所述的功能材料包括磷酸氢锆纳米片、二氧化硅纳米纤维、纳米氧化锌、纳米氧化铝、埃洛石纳米管、纳米锡、铜纳米线、铜/碳复合材料、蜡烛灰、纤维素纳米纤维衍生碳、钛酸钡、钛酸锶、钛酸锶钡、钛酸铋、钛酸铅、锆酸铅、钛酸铋钠、钛酸锶钡、铌酸镉、聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚环氧乙烷中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的一种改性超薄纤维素隔膜的制备方法，其特征在于：

步骤(1)中所述的纤维素纳米纤维含有羧基、羟基、氨基官能团中的至少一种；

步骤(1)中所述的纤维素纳米纤维直径为5-200nm，长度为0.5-20μm。

3.根据权利要求1所述的一种改性超薄纤维素隔膜的制备方法，其特征在于：

步骤(1)中用于分散功能材料的溶剂为水、有机溶剂或水/有机溶剂混合物中的一种；

步骤(1)中所述的功能材料和溶剂的用量满足：功能材料在溶剂中的浓度为0.05-10mg/mL；

步骤(1)中所述的纤维素分散液的浓度为0.5-1mg/mL。

4.根据权利要求1所述的一种改性超薄纤维素隔膜的制备方法，其特征在于：

步骤(2.1)和步骤(2.2)中所述的纤维素水系悬浊液和悬浊液2的用量满足：所述纤维素纳米纤维的负载量为0.5-10mg/cm²，优选为1-6mg/cm²；所述功能材料的负载量为0.1-9mg/cm²，优选为0.3-5mg/cm²；所述的改性超薄纤维素隔膜中功能材料所占质量分数为0-90％，优选为5％-50％。

5.根据权利要求1所述的一种改性超薄纤维素隔膜的制备方法，其特征在于：

在步骤(2.2)中的悬浊液2中混入一定比例的纤维素纳米纤维，起到粘结剂的作用，其中混入的纤维素纳米纤维占功能材料的质量百分数为0-20％。

6.根据权利要求1所述的一种改性超薄纤维素隔膜的制备方法，其特征在于：

步骤(2.1)和步骤(2.2)中所述的滤膜基底为混合纤维素水系滤膜或尼龙滤膜，孔径为0.01-2μm；其中混合纤维素水系滤膜适用于步骤(1)中溶剂为水的情况，尼龙滤膜适用于步骤(1)中溶剂为有机溶剂或水或二者的混合物的情况。

7.一种根据权利要求1-6任一项所述的方法制备得到的改性超薄纤维素隔膜。

8.根据权利要求7所述的改性超薄纤维素隔膜，其特征在于：所述的改性超薄纤维素隔膜的厚度为3-80μm，优选为5-40μm。

9.根据权利要求7或8所述的改性超薄纤维素隔膜在水系锌基储能体系中的应用。

10.一种水系锌基储能体系，其特征自在于包括权利要求7或8所述的改性超薄纤维素隔膜。