[發明專利]一種應用于鋅離子電池的自保護凝膠電解質及其制備方法

有效

• 申請號: 202211040751.7
• 申請日: 2022-08-29
• 公開（公告）號: CN115133146B
• 公開（公告）日: 2022-11-18
• 發明（設計）人: 羅強;項求平
• 申請（專利權）人: 江蘇展鳴新能源有限公司
• 主分類號: H01M10/38
• 分類號: H01M10/38
• 代理公司: 深圳峰誠志合知識產權代理有限公司 44525
• 代理人: 何耀平

1.一種應用于鋅離子電池的自保護凝膠電解質，其特征在于，由竹纖維經過硅氧烷改性后再利用光引發劑促進改性竹纖維與N-異丙基丙烯酰胺交聯得到多孔凝膠，再將多孔凝膠浸入25-30℃的去離子水中洗滌除去殘留的單體和聚合物，然后在30℃烘箱中干燥，得到脫水的多孔凝膠，將其浸入氯化鋅和硅油的混合乳液中進行循環控溫膨脹得到自保護凝膠電解質。

2.一種根據權利要求1所述應用于鋅離子電池的自保護凝膠電解質的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、將全纖維素置于75-80℃的氫氧化鉀溶液中2-3h，用去離子水洗滌，過濾，烘干得到竹纖維；

S2、配置乙醇和水的混合物，并用乙酸將混合物調至目標pH，加入甲基三乙氧基硅烷水解3h，得到硅烷溶液，將竹纖維浸入硅烷溶液中，浸泡時間為3小時；隨后，用蒸餾水洗滌纖維以除去未反應的硅烷分子，最后干燥，得到改性竹纖維；

S3、將改性竹纖維浸入二苯甲酮溶液3-5min，用乙醇和水徹底沖洗干凈后，將N-異丙基丙烯酰胺、NaIO₄、苯甲醇、去離子水配置成混合溶液，將吸收了二苯甲酮的改性竹纖維浸入混合溶液中，施加強紫外光照射進行反應，得到多孔凝膠，浸入25-30℃的去離子水中洗滌除去殘留的單體和聚合物，然后在30℃烘箱中干燥18-24h，得到脫水的多孔凝膠；

S4、將氯化鋅溶液和硅油混合后超聲分散均勻制成乳液，將脫水的多孔凝膠浸入乳液中，在超聲分散機中超聲分散并且進行循環控溫，直到多孔凝膠完全膨脹得到自保護凝膠電解質。

3.根據權利要求2所述一種應用于鋅離子電池的自保護凝膠電解質的制備方法，其特征在于，所述步驟S1中的全纖維素是從3-4年的毛竹中提取的，提取方法步驟如下：

（a）將竹條磨成顆粒，依次通過30目篩和60目篩，收集30-60目篩子之間的顆粒，放入裝有蒸餾水中，蒸餾水的重量為竹條的4-6倍，攪拌后靜置3-5h，薄壁細胞會懸浮在表面，而纖維細胞由于密度差異大而沉入底部，收集底部的纖維細胞；

（b）將纖維細胞顆粒用2:1(v/v)的芐基/乙醇混合物，使纖維細胞完全浸入芐基/乙醇混合物中在78-82℃下脫蠟6h，然后降溫在72-75℃脫蠟1h，脫蠟步驟重復5次，用去離子水洗滌顆粒，直到水的變為中性，過濾后在40℃烘箱中干燥6-8h得到全纖維素。

4.根據權利要求2所述一種應用于鋅離子電池的自保護凝膠電解質的制備方法，其特征在于，所述步驟S1中的氫氧化鉀溶液濃度為2-3wt%，所述全纖維素和氫氧化鉀溶液的質量比為15-20:100-150，所述烘干條件為在40℃烘箱中干燥6-8h。

5.根據權利要求2所述一種應用于鋅離子電池的自保護凝膠電解質的制備方法，其特征在于，所述步驟S2中的混合物中的乙醇和水的體積比為4:1，所述目標pH為4-5，所述干燥條件為在恒溫鼓風機驅動的干燥柜中于80℃下保存12h。

6.根據權利要求2所述一種應用于鋅離子電池的自保護凝膠電解質的制備方法，其特征在于，所述步驟S2中甲基三乙氧基硅烷與混合物的質量比為3:15-20，所述竹纖維的重量與硅烷溶液體積之比為6-9:100（g/mL或kg/L），所述干燥條件為在50℃烘箱中烘干6-8h。

7.根據權利要求2所述一種應用于鋅離子電池的自保護凝膠電解質的制備方法，其特征在于，所述步驟S3中的二苯甲酮溶液濃度為20wt%，余量為丙酮。

8.根據權利要求2所述一種應用于鋅離子電池的自保護凝膠電解質的制備方法，其特征在于，所述步驟S3中混合溶液中的N-異丙基丙烯酰胺、NaIO4和苯甲醇的質量百分比分別為10-12wt%，0.5-0.7wt%，0.6-0.8wt%，余量為去離子水，所述改性竹纖維與混合溶液的質量比為8-10:50-60。

9.根據權利要求2所述一種應用于鋅離子電池的自保護凝膠電解質的制備方法，其特征在于，所述步驟S3中紫外光參數為200-220W，365nm，照射時間為15-20min。

10.根據權利要求2所述一種應用于鋅離子電池的自保護凝膠電解質的制備方法，其特征在于，所述步驟S4中氯化鋅溶液的濃度為5.5-7.5mol/L，所述氯化鋅溶液和硅油質量質量比10:13，所述循環控溫條件是從25℃以1℃/5min速率升溫至40℃后，再以1℃/5min速率降溫至25℃，以此循環。