(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111457126.8 (22)申请日 2021.12.01 (71)申请人 远景动力技 术 （江苏） 有限公司 地址 214443 江苏省无锡市江阴市申港街 道申泰路6 6号 申请人 远景睿泰动力技 术 （上海） 有限公司 (72)发明人 李兆槐　车佩佩　陆同周　 (74)专利代理 机构 上海上谷知识产权代理有限 公司 31342 代理人 蔡继清 (51)Int.Cl. H01M 50/449(2021.01) H01M 50/431(2021.01) H01M 50/403(2021.01) H01M 10/0525(2010.01)H01M 10/052(2010.01) H01M 10/42(2006.01) (54)发明名称 功能隔膜其制备方法和含有其的锂离子电 池 (57)摘要 本申请公开了一种功能隔膜其制备方法和 含有其的锂离子电池。 本申请中， 所述功能隔膜 包括隔膜层和均匀覆盖于所述隔膜层的功能层； 所述功能层包括M Xene二维材料层和覆 盖于所述 MXene二维材料层的氮掺杂碳层， 其中， 所述氮掺 杂碳层上负载有过渡金属。 本申请提供的功能隔 膜是一种高度有序介孔修饰隔膜， 通过有序介孔 作为锂离子筛， 均化从正极电解液流向负极界面 的锂离子， 诱导锂离子均匀在 石墨层间的嵌入与 脱出， 有效缓解析锂与锂枝晶的生长， 大大降低 锂离子电池内短、 热失控甚至爆炸的安全风险； 本申请提供的功能隔膜具有高离子电导的特性 协同促进锂离子的传输， 快速的锂离子迁移有利 于减小电池的电化学极化与提升电池的倍率性 能。 权利要求书1页 说明书9页 附图2页 CN 114142172 A 2022.03.04 CN 114142172 A 1.一种功能隔膜， 其特征在于， 所述功能隔膜包括隔膜层和位于所述隔膜层上的功能 层； 所述功能层包括MX ene二维材 料层； 和 位于所述MX ene二维材 料层上的氮掺杂碳层； 其中， 所述氮掺杂碳层包括过渡金属。 2.根据权利要求1所述的功能隔膜， 其特征在于， 所述功能层通过将过渡金属改性处理 的氮掺杂碳包覆的MX ene二维材 料施加于所述隔膜层形成。 3.根据权利要求2所述的功能隔膜， 其特征在于， 所述过渡金属改性处理 的氮掺杂碳包 覆的MXene二维材 料的制备包括 步骤： 将氮源施加于所述MX ene二维材 料， 得到氮掺杂碳包覆的MX ene二维材 料前驱体； 将过渡金属盐施加于所述氮掺杂碳包覆的MXene二维材料前驱体， 并煅烧处理， 即得过 渡金属改性处 理的氮掺杂碳包覆的MX ene二维材 料。 4.根据权利要求3所述的功能隔膜， 其特征在于， 所述氮源选自壳聚糖、 聚吡咯和多巴 胺中至少一种。 5.根据权利要求1所述的功能隔膜， 其特征在于， 所述过渡金属层中过渡金属元素选自 Mn、 Fe、 Co、 Ni、 Cu、 Zn和V中至少一种。 6.一种制备如权利要求1至5中任一项所述的功能隔膜的方法， 其特征在于， 所述方法 包括步骤： 制备过渡金属改性处 理的氮掺杂碳包覆的MX ene二维材 料； 将所述过渡金属改性处 理的氮掺杂碳包覆的MX ene二维材 料施加于所述隔膜层。 7.根据权利要求6所述的方法， 其特征在于， 施加于所述隔膜层上的所述过渡金属改性 处理的氮掺杂碳包覆的MX ene二维材 料的量为10至15 μg/cm2。 8.根据权利要求7所述的方法， 其特征在于， 所述制备过渡金属改性处理 的氮掺杂碳包 覆的MXene二维材 料的步骤 包括： 将氮源施加于 MXene二维材 料， 得到氮掺杂碳包覆的MX ene二维材 料前驱体； 将过渡金属盐施加于所述氮掺杂碳包覆的MXene二维材料前驱体， 即得所述过渡金属 改性处理的氮掺杂碳包覆的MX ene二维材 料。 9.一种锂离子电池， 其特征在于， 所述锂离子电池包括如权利要求1至5中任一项所述 的功能隔膜。 10.根据权利要求9所述的锂离 子电池， 其特 征在于， 所述锂离 子电池为锂 硫电池。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114142172 A 2功能隔膜其制备方 法和含有其的锂离 子电池 技术领域 [0001]本发明涉及二次电池领域， 特别涉及功能隔膜其制备方法和含有其的锂离子电 池。 背景技术 [0002]随着锂离子电池技术的飞速发展， 各种智能设备承载着体积小、 能量足的锂离子 电池走进了人们的日常生活中。 在实现碳中和的推动下， 电动汽车替代燃油车成为未来的 发展趋势。 电动汽车中， 动力电池为其核心部件， 它不仅是新能源汽车发展的重要技术， 也 是制约新能源汽车性能的瓶颈之一。 然而， 相比于电池性能， 电池的安全性显得更加重要。 由于目前锂离子电池仍然采用有机液态电解液， 电池热失控后会引发严重的安全问题。 通 常电池热失控是 由于负极表面析锂， 造成内短路， 电池瞬时电流激增， 电池放热量聚集， 导 致电解液沸腾甚至 燃烧， 给使用者带来 严重的安全风险。 [0003]为了克服负极表面析锂问题， 现有技术中在电池在生产段会对正极涂料边缘进行 削薄， 并通过控制稍微过量的负极容量匹配正极容量， 以保证正极脱出 的锂能完全被负极 材料吸收， 从而避免析锂的发生。 然而， 电池在工作中， 体系内的电化学反应是复杂的， 电池 在过充或者在极端条件下(低 温)工作时， 即使在严格设计的电芯容量下， 也极大可能发生 析锂， 造成电池微短路。 因此， 寻找 一种可以缓解负极表面析锂以及抑制析锂位点锂枝晶的 生长的有效方法对电池的安全具有重要意 义。 发明内容 [0004]本发明的目的在于提供一种功能隔膜， 通过均化从正极电解液流向负极处的锂离 子流， 诱导锂离子均匀在电极层间的嵌入与脱出。 即使 出现析锂位点， 均匀的锂离子流也能 促进锂离子在析锂位点的均匀沉积， 从而避免锂枝晶的生长， 大大降低锂离子电池内短、 热 失控甚至爆炸的安全风险。 [0005]本发明的另一目的在于提供 上述功能隔膜的制备 方法。 [0006]本发明的另一目的在于提供一种含有上述功能隔膜的锂离 子电池。 [0007]为解决上述技术问题， 本发明第一方面提供了一种功能隔膜， 所述功能隔膜包括 隔膜层和位于所述隔膜层上的功能层； [0008]所述功能层包括MXene二维材料层和位于所述MXene二维材料层上的氮掺杂碳层， 其中， 所述氮掺杂碳层包括过渡金属。 [0009]在一些优选的方案中， 所述功能层的厚度为90 至110nm， 例如10 0nm。 [0010]在一些优选的方案中， 所述过渡金属层中过渡金属元素选自Mn、 Fe、 Co、 Ni、 Cu、 Zn   和V中至少一种。 [0011]在一些优选的方案中， 所述功能层通过将过渡金属改性处理的氮掺杂碳包覆的 MXene 二维材料施加于所述隔膜层形成。 [0012]在一些优选的方案中， 所述过渡金属改性处理的氮掺杂碳包覆的MXene二维材料说　明　书 1/9 页 3 CN 114142172 A 3