聚烯烃基锂离子电池复合隔膜及其制备方法和应用.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115764153A(43)申请公布日2023.03.07(21)申请号202211294416.X(22)申请日2022.10.21(71)申请人湖北大学地址430062湖北省武汉市武昌区友谊大道368号(72)发明人王贤保伍丽萍蔡楚悦钱静雯林俍佑梅涛(74)专利代理机构北京轻创知识产权代理有限公司11212专利代理师姚晓丽(51)Int.Cl.H01M50/403(2021.01)H01M50/417(2021.01)H01M50/449(2021.01)H01M50/40(2021.01)权利要求书1页说明书5页附图3页(54)发明名称聚烯烃基锂离子电池复合隔膜及其制备方法和应用(57)摘要本发明属于锂离子电池隔膜技术领域，具体涉及一种聚烯烃基锂离子电池复合隔膜及其制备方法和应用。该方法包括以下步骤：将高锰酸钾溶于去离子水中后加入过渡金属盐，得到均匀的溶液；将聚烯烃基膜漂浮在上述溶液中，反应后取出聚烯烃基膜，进行水洗，烘干，最终得到复合隔膜。本发明通过简单的原位化学生长法，实现在聚烯烃基膜表面修饰超薄金属掺杂二氧化锰纳米棒网络层。金属掺杂的引入，同步实现了材料形貌的调控和氧空位的构建。制备复合隔膜应用在锂硫电池中，不仅有效提高了对多硫化物的化学亲和力和催化活性，还保证了锂离子的传输效率，显著提升锂硫电池的电化学性能。CN115764153ACN115764153A权利要求书1/1页1.一种聚烯烃基锂离子电池复合隔膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将高锰酸钾溶于去离子水中后加入过渡金属盐，得到均匀的溶液；2)将聚烯烃基膜漂浮在步骤1)得到的所述溶液中，进行反应，反应后取出聚烯烃基膜，进行水洗，烘干，最终得到复合隔膜。2.根据权利要求1所述的聚烯烃基锂离子电池复合隔膜的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述的过渡金属盐包括但不限于：金属钴盐、金属锌盐、金属铁盐、金属镍盐、金属铜盐或金属镁盐中的任意一种或者其水合物中的任意一种。3.根据权利要求1所述的聚烯烃基锂离子电池复合隔膜的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述的聚烯烃基膜包括但不限于：单层聚乙烯隔膜、单层聚丙烯聚隔膜、聚乙烯与聚丙烯的多层复合膜的任意一种。4.根据权利要求3所述的聚烯烃基锂离子电池复合隔膜的制备方法，其特征在于，所述的聚乙烯与聚丙烯的多层复合膜包括但不限于：聚丙烯与聚乙烯双层膜，聚丙烯与聚丙烯双层膜，聚丙烯、聚乙烯和聚丙烯三层复合膜。5.根据权利要求1所述的聚烯烃基锂离子电池复合隔膜的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述的KMnO4溶液的浓度为0.1M至饱和浓度；所述的过渡金属盐和高锰酸钾的物质的量的比值为1:(1～30)。6.根据权利要求1所述的聚烯烃基锂离子电池复合隔膜的制备方法，其特征在于，所述的反应时间为30min～7d，反应温度为25～60℃，反应方式为静置或超声。7.一种根据权利要求1至6任一所述的制备方法制备得到的复合隔膜。8.一种根据权利要求7所述的复合隔膜的应用，其特征在于：用于制备锂硫电池、锂电池、超级电容器或光催化领域。9.根据权利要求7所述的复合隔膜的应用，其特征在于：作为锂硫电池隔膜。2CN115764153A说明书1/5页聚烯烃基锂离子电池复合隔膜及其制备方法和应用技术领域[0001]本发明属于锂离子电池隔膜技术领域，具体涉及一种聚烯烃基锂离子电池复合隔膜及其制备方法和应用。背景技术[0002]随着移动设备和新能源汽车的发展，储能系统对能量密度提出了更高的要求。然而锂离子电池无法满足电动汽车和下一代能量存储的高能量需求。这是因为传统的锂离子电池依赖于嵌入型电极材料，锂离子只能在拓扑上嵌入特定位置，这限制了它们的电荷存储容量和能量密度。因此，在当前锂离子电池之外探索新的电池化学对可持续发展的未来至关重要。因此具有高理论容量密度(1675mAh·g‑1)与能量密度(2600Wh·kg‑1)的锂硫电池开始进入人们的视野，有望成为下一代的高储能电池。然而，锂硫电池仍存在一些问题，例如硫的体积膨胀、硫的电导率差以及多硫化物的溶解。尤其是多硫化物的溶解，它会扩散到电解液中，然后通过浓度扩散和电场作用在隔膜两侧穿梭，严重影响电池性能及循环使用寿命，从而限制其发展。[0003]在近些年的研究中，通常设计各种非极性或极性材料和硫进行复合来抑制多硫化物的“穿梭效应”。而隔膜改性研究作为一种新的策略，由于合成工艺相对简单，已经引起了研究者们的广泛关注。当下，金属氧化物作为一种极性材料，由于其对多硫化物具有较强的化学吸附能力，被广泛用于隔膜的改性。然而，大多数金属氧化物改性隔膜都是以物理涂覆的方式进行的，即将金属氧化物和碳材料、粘结剂等助剂混合均匀制备成浆料，最后将浆料涂覆在