[發明專利]功能性薄膜組件及制備方法和含該薄膜組件的金屬鋰電池

在審

• 申請號: 202210769705.4
• 申請日: 2022-06-30
• 公開（公告）號: CN115020819A
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發明（設計）人: 高朋坤;呂振國;張亞麗
• 申請（專利權）人: 山東派智新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M10/058
• 分類號: H01M10/058;H01M4/134;H01M4/1395;H01M10/052
• 代理公司: 青島發思特專利商標代理有限公司 37212
• 代理人: 盧登濤

1.一種功能性薄膜組件的制備方法，其特征在于：所述的方法包括薄膜基體制備階段和薄膜親鋰性改性階段，所述的薄膜基體制備階段包括以下步驟：

步驟1：取適量的碳納米管或碳微米管或多孔碳纖維以及膠合劑材料在溶劑中分散均勻，形成混合溶液；

步驟2：取步驟1中得到的混合溶液放置于帶有濾膜的容器中，將溶劑抽濾后進行烘干，形成薄膜基體；

所述薄膜親鋰性改性階段包括以下步驟：

步驟11：配置前處理溶液，前處理溶液為含有無機酸和硝酸鹽的混合溶液；

步驟12：將步驟2所得的薄膜基體置于前處理溶液進行熱處理；

步驟13：熱處理完成后取出薄膜用洗凈后烘干，得到所述功能性薄膜組件。

2.根據權利要求1所述的功能性薄膜組件的制備方法，其特征在于：所述的步驟1中碳納米管或碳微米管或多孔碳纖維與膠合劑材料的質量比范圍為：10:1至5:1。

3.根據權利要求1所述的功能性薄膜組件的制備方法，其特征在于：所述的步驟1中的膠合劑材料為聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、丁苯橡膠、甲基纖維素、羧甲基纖維素鈉、細菌纖維素和納米纖維素中的一種或多種；

所述溶劑為水、N-甲基吡咯烷酮和N,N-二甲基甲酰胺中的一種或多種。

4.根據權利要求2所述的功能性薄膜組件的制備方法，其特征在于：所述的步驟2中得到的所述薄膜基體的厚度范圍為：10μm～500μm，孔隙率的范圍為：10％～50％。

5.根據權利要求1所述的功能性薄膜組件的制備方法，其特征在于：所述的步驟11中無機酸為鹽酸、硫酸、硝酸、氫氟酸和高氯酸中的一種或多種；

硝酸鹽為硝酸鋰，硝酸鎳、硝酸鋅、硝酸鈉和硝酸鎂中的一種或多種。

6.根據權利要求5所述的功能性薄膜組件的制備方法，其特征在于：所述的無機酸濃度范圍為：0.1mol/L～3mol/L，硝酸鹽濃度范圍為：1mol/L～8mol/L。

7.根據權利要求1所述的功能性薄膜組件的制備方法，其特征在于：所述的步驟12中的所述熱處理的升溫速率為1-10℃/min，所述熱處理的終溫為50～100℃，終溫保持時間為0.5～6h。

8.一種功能性薄膜組件，應用于權利要求1-7任一項所述的功能性薄膜組件的制備方法，其特征在于：所述的薄膜組件包括薄膜基體，所述薄膜基體的內部設有孔隙，所述孔隙包括碳納米管或碳微米管或多孔碳纖維內部自有的孔隙，還包括碳納米管或碳微米管或多孔碳纖維之間交織形成的孔隙。

9.根據權利要求8所述的功能性薄膜組件，其特征在于：所述的碳納米管或碳微米管或多孔碳纖維的表面通過化學鍵懸掛有硝酸根，所述硝酸根提高了碳納米管或碳微米管或多孔碳纖維的親鋰性，為金屬鋰提供了成核位點，使得金屬鋰在功能性薄膜組件的孔隙和上面繼均勻無枝晶地沉積。

10.一種含功能性薄膜組件的金屬鋰電池，其特征在于：所述的鋰電池包括金屬鋰正極、隔膜、如權利要求8-9任一項所述的功能性薄膜組件和金屬鋰負極，將金屬鋰正極、隔膜、如權利要求8-9任一所述的功能性薄膜組件和金屬鋰負極依次疊放，組裝形成金屬鋰電池。