本发明属于电池，具体涉及一种抑制锂枝晶的多孔蛋白夹层制备方法及其应用。
背景技术：
1、自20世纪70年代以来锂金属就被作为电池电极材料使用，电池一般由电极(正极和负极)、电解质和隔膜组成。隔膜是锂金属电池组成中不可或缺的部分，主要起到物理阻隔电池的阴阳两极，防止正负极直接接触而造成短路。同时li+可以在隔膜两侧实现自由传输。目前锂金属电池中使用较多的是聚丙烯隔膜，然而聚丙烯隔膜无法解决锂金属负极材料在电池反应过程中的锂枝晶生长问题。电池反应过程中将在相应的电极表面上形成固相锂晶核，晶核随着充电过程的进行不断生长，最终成长为可见的树枝状或针刺状的枝晶，枝晶的生长导致了许多严重的问题，包括库仑效率低、循环寿命短、短路和安全隐患等。
2、中国专利cn114497762a公开了一种“三明治”结构的电池凝胶电解质膜的制备方法，该方法是使用旋涂仪将所得材料旋涂在作为隔膜的凝胶膜两侧，即可得到厚度均匀的“三明治”结构的凝胶电解质膜，可与正、负电极组装成电池。2019年chilin li等人将蚕丝生物蛋白修饰于锂金属表面(chilin li等人，journalof power sourccs，2019，419，72)，探索蛋白分子与电化学物质相互作用的结构效应，蛋白的亲锂性以及丰富的官能团结构可以实现对锂离子的均匀沉积，抑制锂枝晶的生长，以最大限度地发挥其稳定锂负极的功能。区别于已公开专利中对隔膜两面进行改性的方法，使用蛋白材料作为夹层并置于两个聚丙烯隔膜之间的方法还存在空缺。
3、在此背景下，本发明在电池组装过程中，将蛋白材料置于两个聚丙烯隔膜之间作为夹层，有效提高了锂金属电池电化学性能。
技术实现思路
1、本发明主要针对锂金属电池中的锂枝晶生长问题，提供一种工序简单、原料廉价易得、设备需求低的多孔蛋白夹层材料制备方法。
2、本发明的技术方案：提供了一种抑制锂枝晶的多孔蛋白夹层材料制备方法及其应用，其特征在于它的具体制备步骤如下：
3、(1)将蚕茧进行剪碎以及脱胶处理；
4、(2)将蚕丝与甲酸、氯化钙混合溶液混合，溶解；
5、(3)将混合溶液透析，离心除杂，调整溶液浓度；
6、(4)将溶液与聚乙二醇400溶液、甘油溶液混合，置于容器中冷藏；
7、(5)将冷冻后的样品置于去离子水中，洗去聚乙二醇400和甘油；
8、(6)将样品冷冻干燥；
9、(7)得到的样品以聚丙烯隔膜-蛋白夹层-聚丙烯隔膜的组装方法完成电池组装，并进行结构表征和电化学性能测试。
10、本发明中，蚕茧脱胶是将剪碎蚕茧置于0.2m的碳酸钠溶液中煮沸，后用去离子水清洗，重复三次后，于烘箱中60℃～75℃烘干。
11、本发明中，甲酸、氯化钙混合溶液中氯化钙的浓度为0.2m～0.4m。
12、本发明中，蚕丝与甲酸、氯化钙混合溶液的比为1∶10(g∶ml)。
13、本发明中，透析时间为48h～72h。
14、本发明中，离心转速为9000r/min，离心时间为5min。
15、本发明中，离心后丝素蛋白溶液的浓度调整至15％～23％。
16、本发明中，甘油水溶液的质量分数为30％，聚乙二醇400水溶液的质量分数为80％。
17、本发明中，丝素蛋白溶液∶聚乙二醇400溶液∶甘油溶液的质量比为10∶5∶3。
18、本发明中，去离子水中浸泡时间为36h，每6h换一次水。
19、本发明中，冷冻干燥的时间为24h～48h。
20、本发明利用冷冻干燥方法制备了多孔丝素蛋白夹层，通过调节丝素蛋白溶液、甘油溶液、聚乙二醇400溶液的比例实现对蛋白夹层孔结构的调控，利用丝素蛋白夹层本身具有的良好机械性能完成了电池的组装，得到了具有多孔蛋白夹层材料的高性能锂金属电池。
21、以现有技术相比，本发明的有益效果是：
22、(1)本发明采用的聚丙烯隔膜-蛋白夹层-聚丙烯隔膜的组装方法相比于常规的对聚丙烯隔膜表面改性的方法，夹层形式的组装过程更加直接高效。
23、(2)本发明在制备过程中，可以通过调节丝素蛋白混合溶液中各部分的比例实现对蛋白夹层孔结构的灵活调控。
24、(3)本发明与常用的制备生物蛋白材料的方法相比，由于加入了甘油，使蛋白夹层的机械性能优异，在电池组装加压过程中不易被压碎。
25、本发明突出的实质性特点和显著进步可以从以下实施例中得以体现，但不限于此。
1.为将丝素蛋白材料作为两个聚丙烯隔膜之间的夹层，所采取的技术方案：一种抑制锂枝晶的多孔蛋白夹层制备方法及其应用，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于——丝素蛋白溶液∶聚乙二醇400溶液∶甘油溶液的质量比为10∶5∶3。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：电池组装形式为聚丙烯隔膜-蛋白夹层-聚丙烯隔膜，并进行电化学性能测试。
