【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于電化學，具體涉及基于mxene量子點的人工固體電解質界面膜及其制備方法和應用。
技術介紹
1、金屬鋰以其超高的理論比容量(3860mah?g-1)和最低的標準電極電勢(-3.04vvs.she)優點，被認為是最有前景的下一代高能量密度電池負極之一。然而在鋰金屬充放電過程中，不均勻的鋰沉積/剝離過程將導致負極凝固界面上形成大量的鋰枝晶，鋰枝晶的形成不僅會增加鋰電極和電解液的接觸面積，加速電解液的消耗，而且會形成大量無法再利用的“死鋰”，造成負極界面的鈍化。更為嚴重的是，當鋰枝晶生長到一定程度時，尖銳的樹突狀枝晶能夠刺穿隔膜使兩電極接觸，造成電池內部短路，引發電池故障或造成安全隱患。
2、為了解決鋰枝晶生長的難題，已經報道了很多的解決辦法。主要包括均一孔結構隔膜設計、三維集流體構建、功能性電解液添加劑以及人工sei膜設計，盡管上述方案在抑制鋰枝晶生長方面取得了一定的進展，但是以簡單有效的方法解決上述問題仍然面臨嚴峻的考驗。
3、傳統電化學生成的本征sei膜(人工固體電解質界面膜)具有機械強度低和柔韌性較差的問題，因此導致反復充放電過程中sei膜的破碎。對比于本征sei膜，人工sei膜的構筑具有保護層組分可選和反應條件可控的巨大優勢，因此人工sei膜的構筑在鋰金屬電池的實際應用中極具潛力，而用常見無機材料構建的人工sei膜仍不能很好的解決sei膜破碎問題，最終也將導致負極體積膨脹。
技術實現思路
1、針對上述現有技術的不足，本專利技術的目的是提供基于
2、本專利技術是通過如下技術方案來實現的：
3、基于mxene量子點的人工固體電解質界面膜的制備方法，包括如下步驟：
4、刻蝕max相材料，然后水洗至中性，得到mxene納米片；
5、將mxene納米片溶于水，得到mxene納米片水溶液，調節mxene納米片水溶液的ph至9.0-10.0，然后進行水熱反應，得到mxene量子點水溶液；
6、或者，
7、超聲處理mxene納米片水溶液，得到mxene量子點水溶液；
8、將mxene量子點與粘結劑于溶劑中分散后，得到漿料，涂覆漿料并蒸發溶劑，得到基于mxene量子點的人工固體電解質界面膜，本專利技術以mxene量子點為原料獲得人工固體電解質界面膜。
9、優選的，mxene納米片水溶液中，mxene納米片的量為0.16mg/ml-1.6mg/ml。
10、優選的，刻蝕的刻蝕液為6mol/l的濃鹽酸，并在35℃下刻蝕24h。
11、優選的，mxene納米片水溶液采用氨水進行ph的調節。
12、優選的，max相材料選自ti3c2tx、ti2ctx、v2ctx、mo2ctx、nb2ctx中的一種。
13、優選的，水熱反應的條件為：于100-110℃下水熱反應6h。
14、優選的，超聲處理時長為72-150h，直至將mxene納米片破碎至獲得mxene量子點。
15、優選的，mxene量子點與粘結劑的質量比為1:9-9:1，粘結劑僅起到粘結作用，所以粘結劑的量能夠實現mxene量子點成膜即可。
16、優選的，粘結劑選自偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物(pvdf-hfp)、聚偏氟乙烯(pvdf)、聚四氟乙烯(ptfe)、聚丙烯酸(paa)、海藻酸鈉(sa)、聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)、羧甲基纖維素鈉(cmc)或丁苯膠乳(又稱聚苯乙烯丁二烯共聚物)(sbr)中的至少一種。進一步的，粘結劑選自聚丙烯酸(paa)或聚偏氟乙烯(pvdf)。
17、優選的，溶劑選自四氫呋喃(thf)、n-甲基吡咯烷酮(nmp)、1,4-二氧六環(dol)、乙二醇二甲醚(dme)中的至少一種。
18、本專利技術還保護了上述制備方法制得的基于mxene量子點的人工固體電解質界面膜。
19、本專利技術還保護了基于mxene量子點的人工固體電解質界面膜在制備鋰負極材料中的應用。
20、優選的，應用方法為：將漿料涂覆于鋰片表面，蒸發溶劑后，得到鋰負極材料。
21、優選的，mxene量子點于鋰片上的負載量為0.3-1.0mg/cm2。若mxene量子點負載量少于0.3mg/cm-2，則不能有效涂覆鋰片表面；若mxene量子點負載量大于1.0mg/cm-2，則會導致界面膜過厚，影響離子傳輸。
22、與現有技術相比，本專利技術具有如下有益效果：
23、1、本專利技術以max相材料為原料，制備獲得mxene量子點，再以mxene量子點為原料，在粘結劑的粘合作用下獲得人工固體電解質界面膜。與現有技術解決鋰枝晶生長的方法相比，本專利技術采用mxene量子點獲得人工固體電解質界面膜，人工固體電解質界面膜的制備方法簡便，并解決了鋰枝晶生長、解決鋰負極在循環過程中的體積膨脹和sei膜破碎問題。
24、2、采用本專利技術方法獲得的人工固體電解質界面膜中，首次以mxene量子點為原料，經過量子化的mxene材料具有豐富的端基親鋰基團，同時避免了納米片之間的堆垛、團聚效應，使得集成獲得的人工固體電解質界面膜對鋰沉積具有很好的調控作用，不僅能夠有效降低鋰成核過電位、抑制鋰枝晶生長，還能夠很好的解決人工固體電解質界面膜破碎問題。
25、解決人工固體電解質界面膜破碎的原因有：1、基于mxene量子點的人工固體電解質界面膜能夠有效緩解負極鋰金屬的膨脹問題，鋰沉積過程先發生在人工固體電解質膜上；2、基于mxene量子點的人工固體電解質界面膜具有超親電解液性，有利于鋰離子在膜表面的擴散，避免鋰離子在負極表面扎堆聚集，從而產生尖端聚集效應；3、基于mxene量子點的人工固體電解質界面膜在鋰金屬表面具有良好的黏附性，大大提高了人工固體電解質界面膜的穩定性。
26、另外，本專利技術引入的mxene量子點表面含有大量的親鋰基團，能夠作為種子位點誘導均勻的鋰沉積過程，從而有效抑制鋰枝晶生長、提高鋰金屬電池庫倫效率。
27、3、與現有的本征sei膜相比，本專利技術直接將mxene量子點與粘結劑混合后涂覆，獲得的基于mxene量子點為人工固體電解質界面膜在粘結劑作用下不僅結構穩定，而且柔韌性好、機械強度高，克服了現有技術電化學生成的本征sei膜機械強度低、柔韌性差的問題。
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1.基于MXene量子點的人工固體電解質界面膜的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的基于MXene量子點的人工固體電解質界面膜的制備方法，其特征在于，MXene量子點與粘結劑的質量比為1:9-9:1。
3.根據權利要求1所述的基于MXene量子點的人工固體電解質界面膜的制備方法，其特征在于，粘結劑選自偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯酸、海藻酸鈉、聚甲基丙烯酸甲酯、羧甲基纖維素鈉或丁苯膠乳中的至少一種。
4.根據權利要求1所述的基于MXene量子點的人工固體電解質界面膜的制備方法，其特征在于，溶劑選自四氫呋喃、N-甲基吡咯烷酮、1,4-二氧六環或乙二醇二甲醚中的至少一種。
5.根據權利要求1所述的基于MXene量子點的人工固體電解質界面膜的制備方法，其特征在于，MXene量子點按照如下步驟制備：
6.根據權利要求1所述的基于MXene量子點的人工固體電解質界面膜的制備方法，其特征在于，MXene量子點按照如下步驟制備：
7.一種權利要求1所述的制備方法制得的基于
8.一種權利要求7所述的基于MXene量子點的人工固體電解質界面膜在制備鋰負極材料中的應用。
9.根據權利要求8所述的基于MXene量子點的人工固體電解質界面膜在制備鋰負極材料中的應用，其特征在于，應用方法為：
10.根據權利要求9所述的基于MXene量子點的人工固體電解質界面膜在制備鋰負極材料中的應用，其特征在于，MXene量子點于鋰片上的負載量為0.3-1.0mg/cm2。
...【技術特征摘要】
1.基于mxene量子點的人工固體電解質界面膜的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的基于mxene量子點的人工固體電解質界面膜的制備方法，其特征在于，mxene量子點與粘結劑的質量比為1:9-9:1。
3.根據權利要求1所述的基于mxene量子點的人工固體電解質界面膜的制備方法，其特征在于，粘結劑選自偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯酸、海藻酸鈉、聚甲基丙烯酸甲酯、羧甲基纖維素鈉或丁苯膠乳中的至少一種。
4.根據權利要求1所述的基于mxene量子點的人工固體電解質界面膜的制備方法，其特征在于，溶劑選自四氫呋喃、n-甲基吡咯烷酮、1,4-二氧六環或乙二醇二甲醚中的至少一種。
5.根據權利要求1所述的基于mxene量子點的人工...
【專利技術屬性】
技術研發人員：賀亦柏，楊科，趙飛，王怡辰，李娟，
申請(專利權)人：西北工業大學，
類型：發明
國別省市：
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