【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电池隔膜材料，具体涉及一种非对称隔膜及其制备方法和应用。
技术介绍
1、水系锌离子电池因其原料/制造成本低廉、安全、环保等优点，有望在规模化储能以及可穿戴设备领域发挥优势作用。现阶段，水系锌离子电池的商业应用仍然受限，尤其是锌负极界面存在的枝晶生长、腐蚀钝化等副反应。针对这些挑战，国内外研究者们提出从电解液设计、电极材料优化、电极表面工程以及隔膜工程等方面着手对锌负极稳定性进行调节。其中，隔膜作为电池的重要组件直接与电解液和电极接触，具有调节界面离子输运和分布的天然优势，而且电极和电解液的界面处在隔膜的表面/近表面处。因此，相比其他方法，隔膜工程是稳定锌负极界面及调控界面电化学更为便捷的策略。隔膜工程意即通过对隔膜进行修饰或选用具有特殊结构的隔膜(如nafion膜)以均匀锌离子通量、调节离子输运、诱导锌定向沉积，以及抑制金属锌与水的副反应。
2、水系锌离子电池中常用隔膜包括玻璃纤维隔膜、nafion膜和纤维素隔膜。玻璃纤维隔膜具有良好的电解液润湿性和亲锌性，但成本高、厚度大、机械性能差且孔隙分布不均匀。nafion膜可提供高zn2+迁移数和离子电导率，同样价格高昂。相比之下，为契合水系锌离子电池开发初衷，成本低、机械强度高、环境友好的纤维素隔膜是一种合适的选择。而且，纤维素上丰富的含氧基团赋予纤维素隔膜良好的电解液浸润性和亲锌性。
3、隔膜是水系锌离子电池中离子输运调节的关键，也是影响锌负极界面稳定性的重要因素。然而，纤维隔膜孔隙粗大、成分单一，很难实现对界面的长时调控，而且也缺乏通过组分、
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种非对称隔膜及其制备方法和应用，本专利技术针对水系锌离子电池隔膜对锌离子、电解液离子调节作用的要求，以及对界面副反应的抑制要求，以低成本的植物和动物废弃物为原料提取动/植物纤维，并结合亲水leiws酸和亲锌lewis碱，通过逐层静电纺丝或抽滤方法制备基于动物/植物纤维的非对称隔膜，并应用于水系锌离子电池中以实现对负极界面离子行为和副反应的调节作用。
2、本专利技术的目的是通过如下技术方案实现的：
3、本专利技术提供了一种非对称隔膜，所述非对称隔膜以动植物纤维为原料并结合leiws酸和lewis碱，通过逐层静电纺丝或真空抽滤方法制备而成。
4、进一步的，所述非对称隔膜的孔隙两侧细小，中间粗大；所述非对称隔膜两侧主要为lewis酸或碱，中间主要为动物/植物纤维。
5、本专利技术还提供了一种非对称隔膜的制备方法，包括以下步骤：
6、s1、将植物废弃物置于碱性溶剂中，通过磁力搅拌使其完全分散于溶剂中；经过水热反应后，将反应后的物质进行洗涤和干燥得到植物纤维；
7、s2、将动物皮质废弃物洗涤，并充分干燥后置于乙酸溶剂中进行低温水浴并辅以磁力搅拌进行反应，反应完成后经洗涤后冷冻干燥得到动物纤维；
8、s3、将步骤s1和步骤s2所制得的植物纤维和动物纤维分别分散到溶剂中，得到植物纤维分散液和动物纤维分散液；
9、s4、将lewis酸和lewis碱分别分散于溶液中，得到lewis酸分散液和lewis碱分散液；
10、s5、将步骤s3和步骤s4中所制得的植物纤维分散液、动物纤维分散液、lewis酸分散液及lewis碱分散液分别按照不同方式混合后经纺丝或抽滤后即得所述非对称隔膜。
11、进一步的，在步骤s1中，所述植物废弃物包括但不限于甘蔗渣、秸秆及椰壳，所述碱性溶剂为naoh溶液，所述水热反应为在90-150 ℃条件下反应1-2h。
12、进一步的，在步骤s2中，所述动物皮质废弃物包括但不限于猪皮、牛皮，所述低温水浴为在40℃条件下反应12h。
13、进一步的，在步骤s3中，所述溶剂为丙酮或蒸馏水。
14、进一步的，在步骤s4中，所述溶剂为丙酮或蒸馏水，所述lewis酸包括亲水的金属氧化物、金属氯化物中的任一种，所述lewis碱包括亲锌的醇类、酯类及胺类物质中的任一种。
15、进一步的，在步骤s5中，所述混合包括以下三种方式：
16、（1）将所述植物纤维分散液和动物纤维分散液按25:1或25:3或25:5的比例混合；
17、（2）将所述植物纤维分散液或动物纤维分散液中的任一种与lewis酸和lewis碱按25:1.5:1.5或 25:1:1或25:0.5:0.5的比例混合；
18、（3）将所述植物纤维分散液、动物纤维分散液、lewis酸分散液及lewis碱分散液四者按25:1:1:1或25:3:1:1或25:5:1:1的比例混合。
19、进一步的，在步骤s5中，所述纺丝为逐层纺丝，所述抽滤为逐层抽滤。
20、本专利技术还提供了一种非对称隔膜在水系锌离子电池中的应用。
21、本专利技术有益效果在于：
22、本专利技术通过在制备过程中调节动/植物纤维与lewis酸以及lewis碱的比例，获得孔隙和组分非对称分布、电解液持液量高、亲锌性/亲水性可调的纤维隔膜；
23、本专利技术通过直接混合不同比例的动物和植物纤维，获得的混合纤维隔膜在1 macm‒2的电流密度和1 mah cm‒2的容量条件下，可以使zn||zn对称电池稳定循环600 h，极大提升了锌负极稳定性。
24、本专利技术通过对动/植物纤维与lewis酸、lewis碱比例的调节，获得具有多层次组分和孔隙的混合纤维隔膜，实现对电池体系中锌阳离子、电解液阴离子以及水分子在隔膜内部的迁移以及在正负极界面分布的调控。在该非对称隔膜的作用下，zn||zn对称电池在1ma cm‒2的电流密度和1 mah cm‒2的容量条件下可以稳定循环1200 h。
25、本专利技术提出的方法成本低廉、环保，与水系锌离子电池开发应用的初衷契合度高，同时本专利技术也为废弃植物纤维和动物皮质的回收再利用提供了新的途径。
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1.一种非对称隔膜，其特征在于，所述非对称隔膜以动植物纤维为原料并结合Leiws酸和Lewis碱，通过逐层静电纺丝或真空抽滤的方法制备而成。
2.根据权利要求1所述的一种非对称隔膜，其特征在于，所述非对称隔膜的孔隙两侧细小，中间粗大；所述非对称隔膜两侧主要为Lewis酸或碱，中间主要为动物/植物纤维。
3.如权利要求1-2任一项所述的非对称隔膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的非对称隔膜的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，所述植物废弃物包括但不限于甘蔗渣、秸秆及椰壳，所述碱性溶剂为NaOH溶液，所述水热反应为在90-150 ℃条件下反应1-2h。
5.根据权利要求3所述的非对称隔膜的制备方法，其特征在于，在步骤S2中，所述动物皮质废弃物包括但不限于猪皮、牛皮，所述低温水浴为在40℃条件下反应12h。
6.根据权利要求3所述的非对称隔膜的制备方法，其特征在于，在步骤S3中，所述溶剂为丙酮或蒸馏水。
7.根据权利要求3所述的非对称隔膜的制备方法，其特征在于，在步骤S4中，所述溶剂为
8.根据权利要求3所述的非对称隔膜的制备方法，其特征在于，在步骤S5中，所述混合包括以下三种方式：
9.根据权利要求3所述的非对称隔膜的制备方法，其特征在于，在步骤S5中，所述纺丝为逐层纺丝，所述抽滤为逐层抽滤。
10.如权利要求1-2任一项所述的非对称隔膜在水系锌离子电池中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种非对称隔膜，其特征在于，所述非对称隔膜以动植物纤维为原料并结合leiws酸和lewis碱，通过逐层静电纺丝或真空抽滤的方法制备而成。
2.根据权利要求1所述的一种非对称隔膜，其特征在于，所述非对称隔膜的孔隙两侧细小，中间粗大；所述非对称隔膜两侧主要为lewis酸或碱，中间主要为动物/植物纤维。
3.如权利要求1-2任一项所述的非对称隔膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的非对称隔膜的制备方法，其特征在于，在步骤s1中，所述植物废弃物包括但不限于甘蔗渣、秸秆及椰壳，所述碱性溶剂为naoh溶液，所述水热反应为在90-150 ℃条件下反应1-2h。
5.根据权利要求3所述的非对称隔膜的制备方法，其特征在于，在步骤s2中，所述动物皮质废弃物...
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