【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于锂金属电池的沸石隔膜。
技术介绍
1、锂金属电池(lmb)是带有金属锂阳极的可充电电池。阳极和阴极由多孔的隔膜隔开，多孔的隔膜允许电解质通过。
2、图1描绘了具有液体电解质的锂离子电池(lib)100。锂离子电池100包括阳极102和阴极104。阳极102和阴极104由隔膜106隔开。阳极102包括阳极集流体108和与阳极集流体接触的阳极材料110。阴极104包括阴极集流体112和与阴极集流体接触的阴极材料114。电解质116与阳极材料110和阴极材料114接触。阳极集流体108和阴极集流体112通过闭合的外部电路118进行电耦合。阳极材料110和阴极材料114是锂离子120可以迁移进入和从中迁移出来的材料。在嵌入(或插层反应)过程中，锂离子进入电极(阳极或阴极)材料中。在脱嵌(或脱层)，即相反过程中，锂离子从电极(阳极或阴极)材料中迁移出来。当lib放电时，锂离子从阳极材料中脱嵌出来并嵌入到阴极材料中。当电池充电时，锂离子从阴极材料中脱嵌出来并嵌入阳极材料中。图1中的箭头描绘了在充电和放电过程中锂离子穿过隔膜106的运动。
技术实现思路
1、本公开描述了使用改进的水热法合成的板状的硅沸石(silicalite)颗粒，以产生特定粒度范围的颗粒。硅沸石属于mfi类沸石，其构架主要由硅和氧组成。这些颗粒具有板状的形态和颗粒内的孔隙，能够允许电解质中存在的锂离子络合物进行迁移。
2、由具有颗粒内的孔隙的板状的硅沸石制成的隔膜，与具有相似孔径、孔隙
3、实施例1是锂金属电池电极支撑的隔膜，包括：
4、导电的基底；和
5、涂覆在所述基底上的隔膜，其中所述隔膜包括板状的沸石颗粒，并且所述沸石颗粒限定颗粒内的孔隙。
6、实施例2是实施例1的隔膜，其中隔膜的厚度在20μm至60μm的范围内。
7、实施例3是实施例1或2的隔膜，其中沸石颗粒的平均直径在0.5μm至3.5μm的范围内。
8、实施例4是实施例3的隔膜，其中沸石颗粒的平均直径在1μm至3μm的范围内。
9、实施例5是实施例1至4中任一项的隔膜，其中颗粒内的孔隙的半径在0.5nm至0.8nm的范围内。
10、实施例6是实施例1至5中任一项的隔膜，其中隔膜在沸石颗粒之间限定颗粒间的孔隙。
11、实施例7是实施例6的隔膜，其中颗粒间的孔隙的半径在100nm至700nm的范围内。
12、实施例8是实施例7的隔膜，其中颗粒间的孔隙的半径在200nm至600nm的范围内。
13、实施例9是实施例8的隔膜，其中颗粒间的孔隙的半径在300nm至500nm的范围内。
14、实施例10是实施例1至9中任一项的隔膜，其中基底包含镍、锰和氧化钴。
15、实施例11是实施例1至10中任一项的隔膜，其中沸石包括硅沸石。
16、实施例12是制造实施例1至11中任一项的电极支撑的隔膜的方法，包括：
17、制备板状的沸石颗粒的浆料；
18、将浆料涂覆在导电的基底上，得到涂覆的基底；和
19、对涂覆的基底进行干燥，以产生电极支撑的隔膜。
20、实施例13是一种锂金属的电池，包括：
21、第一电极；
22、涂覆在第一电极上的隔膜，其中所述隔膜包括板状的沸石颗粒，并且所述沸石颗粒限定颗粒内的孔隙；
23、包含锂金属的第二电极，其中所述第二电极与所述隔膜直接接触；和
24、与第一电极和第二电极接触的电解质。
25、实施例14是实施例13的电池，其中第一电极是镍锰钴氧化物电极。
26、实施例15是实施例13或14的电池，其中电解质是液体电解质。
27、实施例16是实施例13至15中任一项的电池，其中隔膜的厚度在20μm至60μm的范围内。
28、实施例17是实施例13至16中任一项的电池，其中隔膜的弯曲度(eis方法)为至少6。
29、实施例18是实施例13至17中任一项的电池，其中隔膜的孔隙率在40％至60％的范围内。
30、实施例19是实施例13至18中任一项的电池，其中沸石包括硅沸石。
31、实施例20是实施例13至19中任一项的电池，其中隔膜在电池充电和放电期间抑制锂枝晶的形成。
32、在附图和说明书中阐述了本公开主题的一个或多个实施例的细节。根据说明书、附图和权利要求书，本主题的其他特征、方面和优点将变得显而易见。
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1.一种锂金属电池的电极支撑的隔膜，包括：
2.根据权利要求1所述的隔膜，其中，所述隔膜的厚度在20μm至60μm的范围内。
3.根据权利要求1所述的隔膜，其中，所述沸石颗粒的平均直径在0.5μm至3.5μm的范围内。
4.根据权利要求3所述的隔膜，其中，所述沸石颗粒的平均直径在1μm至3μm的范围内。
5.根据权利要求1所述的隔膜，其中，所述颗粒内的孔隙的半径在0.5nm至0.8nm的范围内。
6.根据权利要求1所述的隔膜，其中，所述隔膜在沸石颗粒之间限定颗粒间的孔隙。
7.根据权利要求6所述的隔膜，其中，所述颗粒间的孔隙的半径在100nm至700nm的范围内。
8.根据权利要求7所述的隔膜，其中，所述颗粒间的孔隙的半径在200nm至600nm的范围内。
9.根据权利要求8所述的隔膜，其中，所述颗粒间的孔隙的半径在300nm至500nm的范围内。
10.根据权利要求1所述的隔膜，其中，所述基底包含镍、锰和氧化钴。
11.根据权利要求1所述的隔膜，其中，沸石包括
12.一种制造权利要求1所述的电极支撑的隔膜的方法，包括：
13.一种锂金属的电池，包括：
14.根据权利要求13所述的电池，其中，所述第一电极是镍锰钴氧化物电极。
15.根据权利要求13所述的电池，其中，所述电解质是液体电解质。
16.根据权利要求13所述的电池，其中，所述隔膜的厚度在20μm至60μm的范围内。
17.根据权利要求13所述的电池，其中，所述隔膜的弯曲度(EIS法)为至少6。
18.根据权利要求13所述的电池，其中，所述隔膜的孔隙率在40％至60％的范围内。
19.根据权利要求13所述的电池，其中，所述沸石包括硅沸石。
20.根据权利要求13所述的电池，其中，所述隔膜在电池充电和放电期间抑制锂枝晶的形成。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种锂金属电池的电极支撑的隔膜，包括：
2.根据权利要求1所述的隔膜，其中，所述隔膜的厚度在20μm至60μm的范围内。
3.根据权利要求1所述的隔膜，其中，所述沸石颗粒的平均直径在0.5μm至3.5μm的范围内。
4.根据权利要求3所述的隔膜，其中，所述沸石颗粒的平均直径在1μm至3μm的范围内。
5.根据权利要求1所述的隔膜，其中，所述颗粒内的孔隙的半径在0.5nm至0.8nm的范围内。
6.根据权利要求1所述的隔膜，其中，所述隔膜在沸石颗粒之间限定颗粒间的孔隙。
7.根据权利要求6所述的隔膜，其中，所述颗粒间的孔隙的半径在100nm至700nm的范围内。
8.根据权利要求7所述的隔膜，其中，所述颗粒间的孔隙的半径在200nm至600nm的范围内。
9.根据权利要求8所述的隔膜，其中，所述颗粒间的孔隙的半径在300nm至500nm的范围内。
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【专利技术属性】
技术研发人员：J·林，K·拉斐兹，
申请(专利权)人：亚利桑那州立大学董事会，
类型：发明
国别省市：
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