本技术涉及一种锌离子增强型水基细菌纤维素隔膜及其制备方法和应用。该隔膜以细菌纤维素大分子(C<sub>6</sub>H<sub>10</sub>O<sub>5</sub>)n为基材,通过锌离子交联增强其性能。制备过程包括细菌培养、纤维素生成、锌离子处理等步骤,最终得到高性能隔膜。该隔膜可广泛应用于电池、电容器等领域,具有优异的机械强度和离子传导性。
背景技术
在能源危机和环境污染问题严重的当下,新能源发展迅速,电动汽车需求大增。发展有着高能量/功率密度、高能量转化效率的大规模储能是保证新能源电能高效稳定运用的有效策略。
在各类电化学储能器件中,水系锌离子电池因其高安全性、原料储量丰富、大理论容量、环境友好等优点有着广阔的应用前景。但是水系锌离子电池在运行过程中由于其锌负极的活性,会产生锌枝晶生长,析氢、腐蚀等副反应,这些副反应严重影响了水系锌离子电池的库伦效率和循环寿命,阻碍了锌离子电池的大规模应用。
隔膜作为电池组成必不可少的一部分,在电池中有着隔绝正负极片,传输离子等功能,隔膜的好坏直接影响着电池的界面稳定性、电池容量,以及电池的长时间安全稳定运行。通过设计用于水系锌离子电池的隔膜可以有效抑制副反应的发生,提高水系锌离子电池的循环寿命和库伦效率。纤维素是地球上最丰富的天然高分子,它是一个线性的天然高分子葡糖酐,具有高度结晶、纤维状和不溶性等特点。细菌纤维素(BC)是一种由细菌产生的纤维素,是一种典型的生物质材料,具有3D网状结构、高结合水能力、高拉伸强度等特点,且材料便宜、来源丰富、无毒无害,在水系锌离子电池中有着突出的优势。基于以上特点本发明采用细菌纤维素水凝胶作为原材料,通过简单的加工处理,发明了一种水系锌离子电池隔膜的制备方法。
公开号为CN118292277A的专利申请文件公开了一种基于静电纺丝的水系锌离子电池隔膜及其制备方法,通过对静电纺丝得到的隔膜再进行进一步加热、浸渍处理,再滴加溶剂进行原位聚合,最终制得水系锌离子电池隔膜。但由于需要静电纺丝、交联加热、原位聚合多个步骤,从而产生的成本较高,操作复杂的问题。
实现思路