[發(fā)明專利]一種用于抑制鋰枝晶生長的PEO-TiO2 在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 202011357222.0 | 申請日： | 2020-11-26 |
| 公開（公告）號： | CN112490410A | 公開（公告）日： | 2021-03-12 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 李星;高楠 | 申請（專利權(quán)）人： | 寧波大學(xué) |
| 主分類號： | H01M4/134 | 分類號： | H01M4/134;H01M4/1395;H01M10/052;D01F1/10;D01F6/94;D01D5/00 |
| 代理公司： | 北京風(fēng)雅頌專利代理有限公司 11403 | 代理人： | 陳宙 |
| 地址： | 315211 浙*** | 國省代碼： | 浙江;33 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 用于 抑制 鋰枝晶 生長 peo tio base sub | ||
本發(fā)明公開了一種用于抑制鋰枝晶生長的PEO?TiO2復(fù)合薄膜材料及其制備方法，在本發(fā)明中將一定量的PEO和鈦酸四丁酯，溶解于乙腈和乙酸混合溶液中，在高電壓條件下利用靜電紡絲技術(shù)，制備靜電紡絲產(chǎn)品，在烘箱中烘干后，得到一種用于抑制鋰枝晶生長的PEO?TiO2復(fù)合薄膜材料。電化學(xué)實(shí)驗(yàn)證明本方法制備的復(fù)合薄膜材料作為鋰金屬陽極表面的保護(hù)層，可以阻止電解液與鋰發(fā)生副反應(yīng)，能夠有效抑制電池充放電過程中鋰枝晶的生長，提高了鋰電池的循環(huán)性能和安全穩(wěn)定性。本發(fā)明材料的制備工藝簡單，易操作，原料成本低，設(shè)備投資少，適合批量生產(chǎn)。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于材料化學(xué)領(lǐng)域，具體涉及到一種用于抑制鋰枝晶生長的PEO-TiO2復(fù)合薄膜材料及其制備方法。
背景技術(shù)
金屬鋰有著高達(dá)3680mAh/g的理論比容量，是目前已知理論比容量最高的電極材料之一。鋰具有最低電化學(xué)電位(-3.04V相對于標(biāo)準(zhǔn)氫電極)(W.Xu等人,EnergyEnviron.Sci.,2014,7,513-537)，除此之外，金屬鋰還是密度最小金屬，密度為0.534g cm-3。所以金屬鋰被視作鋰離子能量存儲(chǔ)設(shè)備的最佳陽極。目前鋰離子電池(LIBs)通常使用石墨陽極和鋰過渡金屬氧化物(LMO)作為負(fù)極，理論上可以達(dá)到約387Wh kg-1的比能量。對于Li-S,Li-O2電池(P.G.Bruce,Nat.Mater,11,19-29)而言，理論比能量將會(huì)達(dá)到2600Wh kg-1,和500Whkg-1。盡管金屬鋰具有許多優(yōu)點(diǎn)，但是目前金屬鋰電池還沒有商業(yè)化。金屬鋰電池在商業(yè)化進(jìn)程中主要受到鋰枝晶的無規(guī)則生長以及較低的庫倫效率的影響。在金屬鋰電池中失控生長的鋰枝晶會(huì)穿透隔膜造成短路甚至安全事故。
在過去幾十年的研究中，對金屬鋰負(fù)極的失效機(jī)理已經(jīng)有了一些了解。一般認(rèn)為金屬鋰負(fù)極失效分為三個(gè)方面:(a)金屬鋰的高反應(yīng)活性，(b)在充放電循環(huán)中的體積變化，(c)鋰枝晶的生長。近年來，材料學(xué)家致力于解決這些關(guān)鍵問題以增強(qiáng)鋰金屬電池的穩(wěn)定性和安全性。主要策略包括：設(shè)計(jì)親鋰3D導(dǎo)電框架(Li Qi等人,Advanced FunctionalMaterials,2017,27,1606422)；選擇合適的電解質(zhì)添加劑(Guo Jing等人,Electrochemistry Communications，2015，51，59-63)；對隔膜進(jìn)行改性等(Chi Mingming等人，Nano Energy,2016,28,1-11)。盡管使用上述策略可以顯著提高鋰金屬電池的穩(wěn)定性和安全性，但是依舊不夠安全。
在固態(tài)電解質(zhì)的主要材料中，基于聚合物的固態(tài)電解質(zhì)，例如聚環(huán)氧乙烷(PEO)，聚偏二氟乙烯-共聚六氟丙烯(PVDF-HFP)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，因其延展性，可拉伸性，易加工性以及與電極的良好界面接觸而被廣泛研究和探索。作為最具競爭力的候選者之一，與鋰鹽復(fù)合的PEO基固體電解質(zhì)表現(xiàn)出色的離子導(dǎo)電性和機(jī)械性能(Masoud Emad M等人,Ionics,2019,25,2645-2656)。這些特征使開發(fā)柔性固態(tài)電解質(zhì)成為可能。事實(shí)上，聚合物PEO充當(dāng)導(dǎo)離子的基體，鋰離子的遷移通常發(fā)生在不同的氧原子中。然而，基于PEO的固體電解質(zhì)是一種半結(jié)晶材料，Li+的遷移變得困難。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)，提供一種用于抑制鋰枝晶生長的PEO-TiO2復(fù)合薄膜材料及其制備方法。
本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案為：一種用于抑制鋰枝晶生長的PEO-TiO2復(fù)合薄膜材料的制備方法，所述制備方法將一定量的PEO和適量的鈦酸四丁酯，溶解于乙腈和乙酸混合溶液中，在高電壓條件下利用靜電紡絲技術(shù)，制備靜電紡絲產(chǎn)品，在烘箱中烘干后，得到一種用于抑制鋰枝晶生長的PEO-TiO2復(fù)合薄膜材料，具體包括以下步驟：
該專利技術(shù)資料僅供研究查看技術(shù)是否侵權(quán)等信息，商用須獲得專利權(quán)人授權(quán)。該專利全部權(quán)利屬于寧波大學(xué)，未經(jīng)寧波大學(xué)許可，擅自商用是侵權(quán)行為。如果您想購買此專利、獲得商業(yè)授權(quán)和技術(shù)合作，請聯(lián)系【客服】
本文鏈接：http://www.szxzyx.cn/pat/books/202011357222.0/2.html，轉(zhuǎn)載請聲明來源鉆瓜專利網(wǎng)。
