The invention relates to a polymer modified diaphragm used for the negative pole protection of a metal battery. The method comprises the following steps: (1) preparation of polymer by cationic ring opening polymerization initiated by boron trifluoride and ether solution in inert gas atmosphere and ice water bath; (2) dissolving the polymer and electrolyte salt in non-aqueous solvent, or mixing the polymer and inorganic particles, adding electrolyte salt, and evenly dissolving and mixing each component at room temperature; (3) preparation of polymer by cationic ring opening polymerization The mixture is coated on the diaphragm with a certain thickness by scraping, spin coating, spraying, etc., so that the surface of the diaphragm is uniformly covered with a layer of polymer; (4) the polymer modified diaphragm is applied to the negative protection of metal battery after drying, to enhance the surface stability of the metal negative electrode, reduce the polarization voltage of the battery, and realize the long-term stable cycle of the battery.
【技术实现步骤摘要】
一种聚合物修饰隔膜用于金属电池负极保护的方法
本专利技术总体涉及电池领域,具体涉及一种聚合物修饰隔膜用于金属电池负极保护的方法
技术介绍
对于新能源汽车领域,动力电池的发展趋势正朝着更安全、能量密度更高的方向发展。目前普遍使用的石墨负极材料的理论比容量仅为372mAh·g-1,远远无法满足高比能电池的设计需求,而锂金属负极具有高比容量(3860mAh·g-1)和低氧化还原电势(-3.04Vvs.标准氢电极),本身又具有极佳的导电性,因此是一种理想的锂离子电池负极材料,同时钠金属具有与锂相似的优势,理论比容量为1165mAh·g-1,电化学电位为-2.714V且价格低廉。然而金属锂、金属钠等在使用过程中锂金属由于其极强的还原性,会和电解液中的有机溶剂发生反应,在其表面生成一层脆弱的固体电解质膜(SEI),SEI膜传质不均匀性和电流密度的影响,导致锂无法均匀沉积,产生枝晶,枝晶的断裂和脱落又会造成“死锂”、“死钠”等问题,导致电池的容量损失和循环寿命变短,同时不断生长的枝晶会刺穿隔膜造成严重的安全隐患。为了解决金属负极存在的这些问题,科研人员主要从以下四个方面抑制枝晶的生成:一是通过调节电解液添加剂直接改善固态电解质SEI膜的稳定性;二是多功能保护层的构建,尤其是具有高机械模量的固态电解质的应用;三是3D集流体引导金属离子均匀沉积;四是构造复合金属电极。尽管上述方法在一定程度上抑制了金属枝晶的产生,但在应用过程中受到限制,例如3D集流体及复合金属负极等工艺较复杂;多功能保护层,专利105789695A中,Guo等 ...
【技术保护点】
1.一种聚合物修饰隔膜用于金属电池负极保护的方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:/n(1)将氧杂环丁烷单体溶于有机溶剂中,在惰性气体氛围、冰水浴下,用三氟化硼·乙醚溶液引发,以阳离子开环聚合方式制备聚合物;/n(2)将制得的聚合物或聚合物与无机颗粒混合物,与电解质盐溶于非水溶剂中,室温下溶解混合均匀;/n(3)将上述混合液通过刮涂、旋涂或喷涂方式以可控的厚度涂覆于隔膜上,使隔膜表面均匀覆盖一层聚合物;/n(4)将经聚合物修饰后的隔膜干燥后,分别在酯类或醚类电解液中组装金属对称电池。/n
【技术特征摘要】
1.一种聚合物修饰隔膜用于金属电池负极保护的方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:
(1)将氧杂环丁烷单体溶于有机溶剂中,在惰性气体氛围、冰水浴下,用三氟化硼·乙醚溶液引发,以阳离子开环聚合方式制备聚合物;
(2)将制得的聚合物或聚合物与无机颗粒混合物,与电解质盐溶于非水溶剂中,室温下溶解混合均匀;
(3)将上述混合液通过刮涂、旋涂或喷涂方式以可控的厚度涂覆于隔膜上,使隔膜表面均匀覆盖一层聚合物;
(4)将经聚合物修饰后的隔膜干燥后,分别在酯类或醚类电解液中组装金属对称电池。
2.根据权利要求1所述的方法,步骤(1)中所述的氧杂环丁烷单体为3-取代甲基氧杂环丁烷(HMO)、3-(2-腈基乙氧基)甲基-3’-甲基氧杂环丁烷(CMMO)、3-(甲氧基三乙氧基)甲基-3’-甲基氧杂环丁烷(MEMO)或3-(2-丙烯酰氧基甲基)-3’-甲基氧杂环丁烷(AMO)。
3.根据权利要求1所述的方法,步骤(2)所述的电解质盐选自锂盐、钠盐、镁盐、铝盐及钾盐中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的方法,步骤(2)所述的电解质盐与聚合物或聚合物与无机颗粒混合...
【专利技术属性】
技术研发人员:白莹,吴锋,张锟,吴川,
申请(专利权)人:北京理工大学,
类型:发明
国别省市:北京;11
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