一种锂硫电池用功能性隔膜及其制备方法和在锂硫电池中的应用.pdf

(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CN109103399A(43)申请公布日2018.12.28(21)申请号201810960809.7(22)申请日2018.08.22(71)申请人武汉大学地址430072湖北省武汉市武昌区八一路299号(72)发明人彭创崔印李士震(74)专利代理机构北京金智普华知识产权代理有限公司11401代理人杨采良(51)Int.Cl.H01M2/16(2006.01)H01M2/14(2006.01)H01M10/0525(2010.01)权利要求书1页说明书6页附图2页(54)发明名称一种锂硫电池用功能性隔膜及其制备方法和在锂硫电池中的应用(57)摘要本发明涉及一种锂硫电池用功能性隔膜及其制备方法和应用，属于电化学技术领域。本发明的功能性隔膜由聚合物隔膜基体及涂覆在所述聚合物隔膜基体一侧表面的功能性修饰层组成；其中：所述功能性修饰层包括粘结剂、导电碳材料和树状支化大分子。本发明的粘结剂粘合能力好，稳定性高；所述导电碳材料具有很高的电子传导速率，可以提高活性物质的利用率、极大降低电池的内部阻抗；所述树状支化大分子含有较多有机官能团，对循环过程中硫正极区域生成的多硫化物有化学吸附作用，碳材料对溶解的多硫化物有物理吸附作用，从而有效抑制了锂硫电池中的“穿梭效应”。因此，使用本发明中所述的功能性隔膜制备的锂硫电池表现出优异的循环性能和倍率性能。CN109103399ACN109103399A权利要求书1/1页1.一种锂硫电池用功能性隔膜，其特征在于：所述功能性隔膜包括：聚合物隔膜基体及涂覆在所述聚合物隔膜基体一侧表面的功能性修饰层，所述功能性修饰层的厚度为10～100μm。2.根据权利要求1所述的锂硫电池用功能性隔膜，其特征在于：所述的功能性修饰层材料包括导电碳材料、树状支化大分子和粘结剂，其中：所述导电碳材料、树状支化大分子和粘结剂的质量比为1～10：1～10：1～10。3.根据权利要求1所述的锂硫电池用功能性隔膜，其特征在于：所述导电碳材料为乙炔黑、碳纤维、碳纳米管、科琴黑、导电炭黑中的任一种或多种。4.根据权利要求1所述的锂硫电池用功能性隔膜，其特征在于：所述树状支化大分子采用聚酰胺-胺型树枝状高分子PAMAM。5.根据权利要求1所述的锂硫电池用功能性隔膜，其特征在于：所述粘结剂为聚偏氟乙烯、聚环氧乙烯、聚四氟乙烯、羧甲基纤维素、丁苯橡胶、丙烯腈多元共聚物中的任一种或多种。6.根据权利要求5所述的锂硫电池用功能性隔膜，其特征在于：所述粘结剂为聚偏氟乙烯，所述聚偏氟乙烯采用N-甲基吡咯烷酮(NMP)进行溶剂溶解分散。7.权利要求1～6任一项所述的锂硫电池用功能性隔膜的制备方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：(1)称取适量导电碳材料，倒入氢氧化钠溶液中，充分搅拌均匀后形成悬浊液；(2)将步骤(1)所述悬浊液转移到水热反应釜中，加热至100～200℃，恒温反应1～20h，自然冷却至室温，然后用去离子水将固体沉淀水洗至中性，真空干燥1～20h，得到羟基化的CNTs，即CNTs-OH；(3)按比例将树状支化大分子和步骤(2)制得的CNTs-OH混合，然后依次加入去离子水和浓硫酸，搅拌1～20h，水洗至中性，干燥后得到黑色固体，研磨成粉末状，得到CNTs-OH-P材料；(4)取步骤(3)获得的CNTs-OH-P材料与粘结剂按比例研磨成浆料，然后涂覆在聚合物隔膜基体一侧表面，烘干，铳成隔膜，即制得所述锂硫电池用功能性隔膜。8.根据权利要求7所述的锂硫电池用功能性隔膜的制备方法，其特征在于：所述导电碳材料、树状支化大分子和粘结剂的质量比为1～10：1～10：1～10。9.权利要求1～6任一项所述的锂硫电池用功能性隔膜在锂硫电池中的应用。10.一种锂硫电池，其特征在于：所述锂硫电池包括硫/碳复合材料正极、金属锂负极、电解液和隔膜，其中：所述隔膜为权利要求1～6任一项所述的锂硫电池用功能性隔膜。2CN109103399A说明书1/6页一种锂硫电池用功能性隔膜及其制备方法和在锂硫电池中的应用技术领域[0001]本发明涉及电化学技术领域，尤其涉及一种锂硫电池用功能性隔膜、其制备方法及由所述锂硫电池用功能性隔膜组装的锂硫电池。背景技术[0002]随着经济的快速增长，人们对能量的需求日益剧增。目前，不可再生能源消耗引发的环境污染问题迫在眉睫。因此，对可再生能源有效转化及储存成为当前的研究热点。[0003]二次电池是储存电能最方便、可行的方法之一。锂硫电池是以硫为正极、金属锂为负极而构成的二次储能电源。锂硫电池利用金属锂与硫之间的氧化还原过程，通过S-S键的断裂与生成以及电子转移实现化学能与电能之间的相互转换。硫的理论比容量为1675mAh/g，是地壳中最丰富的元素之一，价格低廉、无