锂硫电池用隔膜和包含所述隔膜的锂硫电池.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CN113711434A(43)申请公布日2021.11.26(21)申请号202080028481.0(74)专利代理机构中原信达知识产权代理有限(22)申请日2020.04.24责任公司11219代理人王海川陈海涛(30)优先权数据10-2019-00524702019.05.03KR(51)Int.Cl.10-2020-00471432020.04.20KRH01M50/451(2021.01)H01M50/417(2021.01)(85)PCT国际申请进入国家阶段日H01M50/431(2021.01)2021.10.13H01M10/42(2006.01)(86)PCT国际申请的申请数据H01M10/052(2010.01)PCT/KR2020/0054602020.04.24(87)PCT国际申请的公布数据WO2020/226310KO2020.11.12(71)申请人株式会社LG新能源地址韩国首尔(72)发明人金明星韩承勋权利要求书1页说明书15页附图5页(54)发明名称锂硫电池用隔膜和包含所述隔膜的锂硫电池(57)摘要本发明涉及一种锂硫电池用隔膜和包含所述锂硫电池用隔膜的锂硫电池，更具体地，涉及一种锂硫电池用隔膜，所述锂硫电池用隔膜包含多孔基材和形成在所述多孔基材的至少一个表面上的无机涂层，其中所述无机涂层包含被特定离子置换的改性蒙脱石。本发明的锂硫电池用隔膜通过包含改性蒙脱石而包含均匀的无机涂层，从而吸附多硫化锂，由此改善所述锂硫电池的容量和寿命特性。CN113711434ACN113711434A权利要求书1/1页1.一种锂硫电池用隔膜，所述锂硫电池用隔膜包含：多孔基材；和形成在所述多孔基材的至少一个表面上的无机涂层，其中所述无机涂层包含改性蒙脱石，其中蒙脱石中的阳离子被选自如下中的至少一种离子置换：氢离子、锂离子、钾离子、铷离子、铯离子、铁离子、锰离子和镍离子。2.根据权利要求1所述的锂硫电池用隔膜，其中所述蒙脱石包括选自如下中的至少一种：钠蒙脱石、钙蒙脱石和镁蒙脱石。3.根据权利要求2所述的锂硫电池用隔膜，其中所述蒙脱石包括钠蒙脱石。4.根据权利要求1所述的锂硫电池用隔膜，其中所述改性蒙脱石被选自如下中的至少一种离子置换：氢离子和锂离子。5.根据权利要求1所述的锂硫电池用隔膜，其中所述改性蒙脱石具有剥离的层状结构。6.根据权利要求5所述的锂硫电池用隔膜，其中所述改性蒙脱石为纳米片的形式。7.根据权利要求6所述的锂硫电池用隔膜，其中所述改性蒙脱石具有3nm～100nm的厚度。8.根据权利要求1所述的锂硫电池用隔膜，其中如通过X射线衍射(XRD)所测量的，所述改性蒙脱石具有分别在7.0±1.0°、9.0±1.0°、20.0±1.0°、26.5±1.0°和28.0±0.5°的衍射角(2θ)范围内出现的衍射峰。9.根据权利要求1所述的锂硫电池用隔膜，其中所述无机涂层具有0.1μm～10μm的厚度。10.一种锂硫电池，所述锂硫电池包含：正极、负极、设置在所述正极和所述负极之间的隔膜和电解质，其中所述隔膜包括权利要求1所述的隔膜。2CN113711434A说明书1/15页锂硫电池用隔膜和包含所述隔膜的锂硫电池技术领域[0001]本申请要求向韩国知识产权局于2019年5月3日提交的韩国专利申请10‑2019‑0052470号和于2020年4月20日提交的韩国专利申请10‑2020‑0047143号的权益，通过引用将其公开内容以其完整的形式并入本文中。[0002]本发明涉及一种锂硫电池用隔膜和包含所述隔膜的锂硫电池。背景技术[0003]随着锂二次电池的使用范围不仅扩展到便携式电子设备和通信设备，还扩展到电动车辆(EV)和蓄电系统(ESS)，对用作它们的电源的锂二次电池的高容量的需求一直在增长。[0004]在各种锂二次电池中，锂硫电池是使用具有硫‑硫键(S‑S键)的硫基材料作为正极活性材料并使用如下物质作为负极活性材料的二次电池：锂金属、在其中发生锂离子的嵌入/脱嵌的碳基材料或与锂形成合金的硅或锡。[0005]优点在于，作为锂硫电池中正极活性材料的主要材料的硫具有低的原子量，资源非常丰富并由此供应和接收方便，并且价格便宜，无毒且环境友好。[0006]+‑此外，锂硫电池具有得自正极中锂离子与硫的转化反应(S8+16Li+16e→8Li2S)的1675mAh/g的理论放电容量，并且如果将锂金属(理论容量：3860mAh/g)用作负极，则理论能量密度为2600Wh/kg。因为锂硫电池的能量密度远高于目前正在研究的其它电池系统(Ni‑MH电池：450Wh/kg；Li‑FeS电池：480Wh/kg；Li‑MnO2电池：1000Wh/kg；Na‑S电池：800