【技术实现步骤摘要】
本申请涉及一种多功能隔膜及其制备方法和应用，属于锂硫电池隔膜制备。
技术介绍
1、能源作为人类生存之本，同时也是人类世界发展最为根本的驱动力。经济发展造成的能源短缺和环境污染日益严重。水和太阳能等新型可再生能源的利用，电动汽车的逐步市场化，以及各种便携式设备的快速发展，都需要高效实用的储能和运输系统。然而，对于新的“绿色”储能装置，在考虑其“绿色”特性的同时，决定其是否适合工业应用的关键是它们是否具有高功率密度和高能量密度等化学电源储存与释放电能能力的重要指标。新型电力系统，尤其是二次电池，是目前重要的“绿色”储能设备。
2、锂硫电池是一种以硫为正极活性物质，以锂金属为负极的锂离子电池。其理论比容量和理论能量密度分别可达1675mah·g-1和2600wh·kg-1。在放电过程中，正极中的硫和负极中的锂结合生成高阶硫化锂li2s8、li2s6和li2s4，然后进一步结合生成li2s2和li2s，而负极失去了锂金属变成锂离子的电子；充电过程是在外部电压的作用下，正极的低级多硫化锂转变为高级多硫化锂，最终转变为硫单质的形成，而负极是锂离子沉积成锂单质的过程。在充放电过程中所产生的中间产物极易溶于有机醚类电解质中，因此电池内部会发生可溶性多硫化物的穿梭效应，最终导致电池中活性物质发生不可逆的损失，以及电池循环寿命的大幅衰减和库仑效率的降低。此外，锂金属负极由于电流密度分布不均匀和和锂离子的浓度梯度引起锂枝晶过度生长会导致枝晶刺破隔膜也是锂硫电池商业化应用面临的最大挑战。
3、如何确保电池系统隔膜的稳定性、安全性
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的问题，本申请提供一种用于锂硫电池的多功能隔膜及其制备方法，
2、本申请的一个方面，提供一种多功能隔膜，所述多功能隔膜由三维聚丙烯腈网络以及改性的uio-66构筑。
3、可选地，所述多功能隔膜具有由改性的uio-66金属有机框架复合材料与聚合物交联构成的网络结构；
4、所述改性的uio-66金属有机框架复合材料具有不饱和配位；
5、所述改性的uio-66金属有机框架复合材料由锂离子嵌入在溴掺杂的uio-66金属有机框架材料中获得。
6、可选地，所述溴掺杂的uio-66金属有机框架材料中，溴元素的质量含量为1％～5％。
7、可选地，所述溴元素的质量含量独立地选自1％、2％、3％、4％、5％中的任意值或上述任意两者之间的范围值。
8、可选地，所述聚合物选自聚丙烯腈、聚酰胺、聚乙烯醇、聚乳酸、聚偏氟乙烯、聚氧化乙烯中的至少一种。
9、可选地，所述多功能隔膜的孔径为1～100nm。
10、可选地，所述多功能隔膜的比表面积为800～1800m2 g-1。
11、可选地，所述多功能隔膜的比表面积独立地选自800m2 g-1、900m2 g-1、1000m2 g-1、1200m2 g-1、1500m2 g-1、1800m2 g-1中的任意值或上述任意两者之间的范围值。
12、本申请的另一个方面，提供一种上述的多功能隔膜的制备方法，首先通过2-溴对苯二甲酸配体制备了溴掺杂的uio-66金属有机框架材料(uio-66-br)。而后利用盐酸刻蚀以及锂离子嵌入工艺有效暴露了uio-66-br的高催化活性位点并增强了其离子传输能力(uio-66-br-li+)。最后结合聚丙烯腈聚合物(pan)以及经纬双向静电纺丝工艺制备出了力学性能优异，可有效抑制多硫化物穿梭效应以及协同锂负极表面扩散动力学横向调控的功能化隔膜。
13、可选地，所述制备方法包括：
14、(1)将氯化锆和2-溴对苯二甲酸溶于含有乙酸的溶液i中，超声i，进行水热反应，获得溴掺杂的uio-66金属有机框架材料；
15、(2)将步骤(1)获得的溴掺杂的uio-66金属有机框架材料与刻蚀剂溶液混合，浸泡于含有锂盐的溶液ii中，干燥，获得uio-66-br-li+材料；
16、(3)将步骤(2)获得的uio-66-br-li+材料与含有聚合物的溶液iii混合，获得溶液iv，超声ii，搅拌，进行静电纺丝，获得所述多功能隔膜。
17、可选地，步骤(1)中，
18、所述氯化锆和2-溴对苯二甲酸的摩尔比为1：1～1：4。
19、可选地，所述氯化锆和2-溴对苯二甲酸的摩尔比独立地选自1：1、1：2、1：3、1：4中的任意值或上述任意两者之间的范围值。
20、可选地，所述溶液i中还含有溶剂i，所述溶剂i为n，n-二甲基甲酰胺。
21、可选地，所述溶液i中，所述乙酸的浓度为0.2～1mol/l。
22、可选地，所述乙酸的浓度独立地选自0.2mol/l、0.5mol/l、1mol/l中的任意值或上述任意两者之间的范围值。
23、可选地，所述氯化锆与乙酸的摩尔比为1：100～1：400。
24、可选地，所述氯化锆与乙酸的摩尔比独立地选自1：100、1：150、1：200、1：250、1：280、1：300、1：350、1：400中的任意值或上述任意两者之间的范围值。
25、可选地，所述超声i的时间为0.5～2h。
26、可选地，所述超声i的时间独立地选自0.5h、1h、1.5h、2h中的任意值或上述任意两者之间的范围值。
27、可选地，所述水热反应的温度为120～220℃，水热反应的时间为12～48h。
28、可选地，所述水热反应的温度独立地选自120℃、160℃、200℃、220℃中的任意值或上述任意两者之间的范围值。
29、可选地，所述水热反应的时间独立地选自12h、24h、36h、48h中的任意值或上述任意两者之间的范围值。
30、可选地，步骤(2)中，
31、所述刻蚀剂选自盐酸、硫酸、硝酸中的至少一种。
32、可选地，所述刻蚀剂溶液中，刻蚀剂的浓度为0.1～2mol l-1。
33、可选地，所述刻蚀剂的浓度独立地选自0.1mol l-1、0.5mol l-1、1mol l-1、1.5moll-1、2mol l-1中的任意值或上述任意两者之间的范围值。
34、可选地，所述溴掺杂的uio-66金属有机框架材料与刻蚀剂的质量比为1：1～1：20。
35、可选地，所述溴掺杂的uio-66金属有机框架材料与刻蚀剂的质量比独立地选自1：1、1：5、1：10、1：15、1：20中的任意值或上述任意两者之间本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种多功能隔膜，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的多功能隔膜，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的多功能隔膜，其特征在于，
4.一种权利要求1～3任一项所述的多功能隔膜的制备方法，其特征在于，
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，
8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，
9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，
10.一种权利要求1～3任一项所述的多功能隔膜在锂硫电池中的应用。
【技术特征摘要】
1.一种多功能隔膜，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的多功能隔膜，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的多功能隔膜，其特征在于，
4.一种权利要求1～3任一项所述的多功能隔膜的制备方法，其特征在于，
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，
【专利技术属性】
技术研发人员：陈忠伟，张永光，刘加兵，石振家，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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