[发明专利]多孔材料自支撑膜及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了多孔材料自支撑膜及其制备方法和应用，其中，多孔材料自支撑膜以金属有机框架或分子筛等为主，孔径为0.1‑5nm。所述方法采用两次活化处理多孔材料制备获得自支撑膜，该自支撑膜包含多孔材料和粘结剂，且该自支撑膜能够用于锂电池循环过程电解液除水。与现有技术相比，本发明具有以下优点：(1)本发明所述利用自支撑膜为高效的，可回收的，内置的实时多孔材料自支撑膜除水剂可以可逆地吸收/解吸收电解液中存在的水分子，达到高效除水的目的，进而减少锂电池在循环过程中普遍存在的过渡金属溶解，最终提高电池的电化学性能。(2)多孔材料自支撑膜具有可回收的优点，可以循环利用。

技术领域

本发明属于电化学技术领域，涉及一种锂电池电解液的实时除水剂，具体为能够用于锂电池电解液除水的多孔材料自支撑膜及其制备方法和应用。

背景技术

新能源材料和技术的开发利用，可以在一定程度上缓解日渐加剧的环境污染问题。然而，传统的电池，如：铅酸蓄电池及锌锰干电池等，存在能量密度低、环境污染严重的缺陷，因此，寻找环境友好的高能量密度的新型化学电源具有重要的战略意义且势在必行。锂离子电池具有使用简便、环境友好等优点，拥有广阔的发展前景。众所周知，锂离子电池在现阶段被广泛应用于各种便携式电子设备中，与传统二次电池相比，锂离子电池是目前性能最好的二次电池。随着各类便携电子设备向薄、轻、多功能等方向发展，市场对商业化的锂离子电池的能量密度提出了更高的需求。众所周知，高的可逆容量和电池工作电压可以提高锂离子电池的能量密度。

锂电正极材料如三元材料镍钴锰酸锂(NCM)等具有高的可逆容量和工作电压，低成本和原料来源丰富等优点，是一种极有应用前景的锂离子电池材料，因而在现阶段受到广泛的关注。然而，三元高压正极材料在循环过程中存在严重的过渡金属溶解，从而影响电池的容量和寿命。电解液本身存在的水，以及电池在循环过程中自身产生的水与锂盐尤其是氟代锂盐反应形成的氢氟酸和质子酸(HF/H⁺)，会进攻电极材料，从而造成过渡金属溶解。除去电解液在生产，转移和使用过程中引入的水，有望大大缓解正极材料的过渡金属溶解，从而提高电池的能量密度和使用寿命。然而，现阶段旨在减少电解质中水含量的常规除水工艺不仅耗能耗时，而且成本高。并且，这些常规的除水，只能减少电池组装过程之前，电解液中本身存在的水，而不能有效的除去电池在循环过程中自身产生的水，因此，除水通常是一次性的，且效果有限。

发明内容

解决的技术问题：为了克服现有技术的不足，采用两次活化的方法制备获得多孔材料自支撑膜，且该自支撑膜的成分以金属有机框架材料或分子筛为主，孔径为0.1-1.5nm，并将其作为高效的、可回收的、内置的实时高压锂电池电解液除水剂，从而可逆地吸收/解吸收电解液中存在的水分子，达到高效除水的目的，进而减少锂电正极在循环过程中普遍存在的过渡金属溶解，最终提高电池的电化学性能；同时，多孔材料自支撑膜具有可回收的优点，可以循环利用；鉴于此，本发明提供了多孔材料自支撑膜及其制备方法和应用。

技术方案：多孔材料自支撑膜的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

第1步、制备多孔材料粉体

将硝酸铜盐、1,3,5-三苯甲酸分别溶于无水乙醇中，然后将硝酸铜盐溶液缓慢加至1,3,5-三苯甲酸溶液中，室温条件下搅拌后静置老化、离心、清洗干燥，获得多孔材料粉体；

第2步、多孔材料粉体活化

将第1步制备获得的多孔材料粉体置于密闭真空环境中，进行第一次活化，70-180℃真空活化8-72小时；

第3步、制备多孔材料自支撑膜