一种无枝晶锂金属电池用COFs基隔膜及其制备方法

技术特征：
1.一种无枝晶锂金属电池用cofs基隔膜，其特征在于，包括cofs材料和交叉连结材料：cofs材料由含醛类基团物质a溶于溶剂b，含胺类基团物质c溶于溶剂d，而后两种溶液通过界面聚合反应得到，其中a包括但不限于1,3,5-三甲酰基间苯三酚，对苯二醛，均三苯甲醛中的至少一种；b为乙酸，丙酸，正辛酸，均三甲苯，正己烷等中的至少一种；c包括但不限于对苯二胺，1,4-苯二胺-2-磺酸，2,5-二氨基苯-1,4-二磺酸，四(4-氨基苯基)甲烷中至少一种；d为去离子水，甲醇，乙醇中至少一种；交叉连结材料包括但不限于纤维素纤维，聚乙烯醇，丙烯酸树脂，纳米线性结材料、量子线，碳纳米管中的至少一种分散于溶剂，溶剂包括去离子水，有机无机酸溶液，醇溶液，二甲基亚砜等有机溶剂。2.按照权利要求1所述的一种无枝晶锂金属电池用cofs基隔膜，其特征在于，所述交叉连结材料占cofs基体材料重量的百分数为5-50％。3.按照权利要求1所述的一种无枝晶锂金属电池用cofs基隔膜，其特征在于，所述cofs材料的横向尺寸在微米级以上，且纳米片厚度为1-10nm。4.制备权利要求1-3任一项所述的一种无枝晶锂金属电池用cofs基隔膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将含醛类基团物质a溶于溶剂b中，得到浓度为0.1-3mg ml-1
的混合溶液；将含胺类基团物质c溶于溶剂d中，得到浓度为0.1-3mg ml-1
的混合溶液；将含醛类基团溶液和含胺类基团溶液依次缓慢滴加到直径合适大小的烧杯中，严格控制反应的温度、湿度和反应时间；待反应结束后，可到cofs纳米片的分散液，经过两相分离、洗涤等步骤，得到纯化后的具有丁达尔效应的cofs纳米片分散液；(2)将交叉连结材料分散于溶剂，混合均匀，严格控制过程中的温度和适度，避免引起溶剂挥发，造成浓度出现偏差，得到具有丁达尔效应的浓度为0.1-3mg ml-1
的交叉连结材料溶液；(3)将cofs纳米片分散液按一定比例与交叉连结材料分散液混合，搅拌5-60min；搅拌均匀后，取一定量的混合溶液，以商业化隔膜为基底，在抽滤装置中抽滤10-50min，放入30-60℃真空烘箱中烘干2-10h；或将混合液置于喷涂装置中，将混合液均匀喷涂至商业化隔膜；得到性能优良的复合隔膜。5.按照权利要求4所述的方法，其特征在于，复合隔膜的cofs含量为0.1-1.0mg cm-2
。6.按照权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤(1)中的温度为10～50℃，湿度为20～75％，反应时间为1-5天；步骤(1)中洗涤用透析法，透析时间为1-5天。7.按照权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤(2)中的搅拌温度为10-30℃，湿度为50～75％；步骤(2)中的混合方法为磁力搅拌法、超声振动法和分散盘混合法中的一种或几种。8.按照权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤(3)中混合溶液搅拌时间为20-50min，抽滤时间为10-30min；步骤(3)中真空烘箱的温度为25-50℃，烘干时间为2-6h；步骤(3)中所述气氛为干燥空气、氮气或氩气中的一种或几种。9.一种锂电池，其特征在于，包括权利要求1-3任一项所述的一种无枝晶锂金属电池用cofs基隔膜。

技术总结
一种无枝晶锂金属电池用COFs基隔膜及其制备方法，属于锂金属电池技术领域。包括以下步骤：首先通过界面聚合法合成含COFs纳米片的分散液，利用超声振动法将其分散为均匀的纳米片，COFs纳米片厚度约为5nm,COFs纳米片横向尺寸在微米级，且表面平整无裂纹缺陷。利用真空自组装法，将一定量的COFs纳米片分散液与交叉连结材料混合抽滤在商业化隔膜。制备出性能优异的COFs基复合隔膜。本发明的COFs基复合隔膜不仅具有优异润湿性，而且具有很高的电导率和锂离子迁移数，可用于无枝晶锂金属电池。该复合膜制备工艺简单，成本低廉，适于大规模生产。适于大规模生产。


技术研发人员：张倩倩 王策 马语晨 唐家东 金玉红 刘晶冰 汪浩
受保护的技术使用者：北京工业大学
技术研发日：2022.05.16
技术公布日：2022/8/30