[發明專利]一種非織物的多功能隔膜的制備及應用

在審

• 申請號: 202011069542.6
• 申請日: 2020-10-01
• 公開（公告）號: CN112259381A
• 公開（公告）日: 2021-01-22
• 發明（設計）人: 劉博天;江林峰;石成龍;劉勇平
• 申請（專利權）人: 桂林理工大學
• 主分類號: H01G11/84
• 分類號: H01G11/84;H01G11/52;H01M50/403;H01M50/497;H01M50/446;H01M10/052
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本發明公開了一種非織物的多功能隔膜的制備及應用。(1)將一定比例的去離子水和甲酰胺溶液與商用五氧化二釩藥品混合，在一定條件的反應釜中進行水熱反應，抽濾干燥得到五氧化二釩納米片；(2)將一定濃度的五氧化二釩納米片與聚乙烯醇縮丁醛酯、聚乙二醇辛基苯基醚和鄰苯二甲酸二丁酯在無水乙醇中混合，并干燥成隔膜，測試其吸水率；(3)將一定濃度的五氧化二釩納米片隔膜與兩片尺寸相同的商用碳布組裝成儲能器件，探索出隔膜的最佳五氧化二釩納米片濃度，并計算其離子電導率。因此，本發明通過操作簡單、快捷的方法，制備出了成本低、離子電導率高、電化學性能穩定、吸附性可調整的隔膜，為儲能器件隔膜的研究和發展提供了新的思路。

技術領域

本發明涉及儲能器件隔膜制備及應用領域，具體是一種非織物的多功能隔膜的制備及應用。

背景技術

隨著人類科學技術的進步，化石能源的過渡消耗已經不能滿足人們的需要，并且嚴重的環境污染。因此，電化學儲能器件成為了研究熱點。如鋰-硫電池，超級電容器，鋰電池等因其性能優越而被人們廣泛關注。

以上儲能器件均由電極材料、電解液和隔膜三部分構成。因此，這三個部分各自的優良屬性都決定了器件的電化學性能。目前人們的研究的重點主要在電極材料和電解液上，而對隔膜的研究相對匱乏。本發明結合兼具高電阻率、極性、廉價的金屬氧化物/氮化物(V₂O₅、Al₂O₃、MnO₂、Co₃O₄、TiO₂、Nb₂O₅、Co₄N、VN)與有機物混合制備一種多功能薄膜。該薄膜具有良好的吸水率、柔性、離子遷移率和可調控的吸附能力，在超級電容器、鋰-硫電池等領域具有應用前景。

發明內容

以氧化物V₂O₅為例，采用水熱法制備五氧化二釩納米片，然后將不同濃度的五氧化二釩納米片與聚乙烯醇縮丁醛酯、聚乙二醇辛基苯基醚和鄰苯二甲酸二丁酯在無水乙醇中混合攪拌，最后干燥成膜，并組裝柔性超級電容器測試。從而證實了這種操作簡單和快捷的方法能夠制備出成本低、穩定性高和離子傳導速率快的可彎曲隔膜能夠用于能量存儲器件。

所述五氧化二釩納米片的制備步驟如下：

a.將一定體積比的去離子水和甲酰胺溶液在磁力攪拌器中攪拌，使其充分混合；

b.稱取適量的商用五氧化二釩藥品，將其倒入步驟a中的混合溶液中，在磁力攪拌器中攪拌數小時，直到溶液顏色分布均勻；

c.在水熱反應釜中，高溫高壓反應數小時；

d.水熱反應的沉淀物通過清洗和抽濾，得到的濾渣在真空箱里干燥數小時；

e.最后在馬弗爐中，通過高溫燒結，得到目標產物五氧化二釩納米片。

所述步驟a中配置成50ml溶液，去離子水和甲酰胺的體積比為1:1,2:1和3:1，磁力攪拌時間為10～40min。

所述步驟b中稱取的商用五氧化二釩藥品量為0.2～1g，磁力攪拌時間為0.5-2h。

所述步驟c中的水熱反應溫度為150～200℃，反應時間10～15h。

所述步驟d中在無水乙醇和去離子水中抽濾3～8次，干燥溫度為50～100℃，干燥時間為3～8h。

所述步驟e中的燒結溫度為300～500℃，燒結時間為2～4h。