一种锂硫电池用隔膜及其制备方法.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CN113659284A(43)申请公布日2021.11.16(21)申请号202110897706.2H01M50/449(2021.01)(22)申请日2021.08.05H01M50/489(2021.01)H01M50/491(2021.01)(71)申请人合肥国轩高科动力能源有限公司地址230011安徽省合肥市新站区岱河路599号(72)发明人谢玉虎李凯陈萌杨茂萍(74)专利代理机构合肥天明专利事务所(普通合伙)34115代理人周静(51)Int.Cl.H01M50/414(2021.01)H01M10/052(2010.01)H01M50/403(2021.01)H01M50/417(2021.01)H01M50/431(2021.01)权利要求书1页说明书3页(54)发明名称一种锂硫电池用隔膜及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种锂硫电池用隔膜及其制备方法，该隔膜包括多孔基材膜以及涂覆在所述多孔基材膜表面的吸附功能涂层；所述吸附功能涂层包括改性石墨烯/聚苯胺复合材料和粘结性聚合物；所述改性石墨烯/聚苯胺复合材料是先将氧化石墨烯进行磺酸化处理形成磺酸化石墨烯后，将磺酸化石墨烯与苯胺进行聚合反应制备得到，能够在磺酸化石墨烯的表面形成聚苯胺三维网络，从而增强对多硫化物的吸附能力，可有效改善由于改性石墨烯或聚苯胺单独使用的不足，显著提升锂硫电池的循环容量保持率和倍率充电性能。CN113659284ACN113659284A权利要求书1/1页1.一种锂硫电池用隔膜，其特征在于：所述隔膜包括多孔基材膜以及涂覆在所述多孔基材膜表面的吸附功能涂层；所述吸附功能涂层包括改性石墨烯/聚苯胺复合材料和粘结性聚合物；所述改性石墨烯/聚苯胺复合材料是先将氧化石墨烯进行磺酸化处理形成磺酸化石墨烯后，将磺酸化石墨烯与苯胺进行聚合反应制备得到。2.根据权利要求1所述的锂硫电池用隔膜，其特征在于：所述多孔基材膜为聚乙烯隔膜或聚丙烯隔膜。3.根据权利要求1所述的锂硫电池用隔膜，其特征在于：所述粘结性聚合物为聚偏氟乙烯系树脂或聚丙烯腈。4.根据权利要求1‑3任一项所述的锂硫电池用隔膜，其特征在于：所述改性石墨烯/聚苯胺复合材料与粘结性聚合物的质量比为(0.8‑2)：100。5.如权利要求4所述的锂硫电池用隔膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：磺酸化石墨烯的制备：将氧化石墨烯分散在去离子水中，加入亚硝酸异戊酯和4‑苯胺磺酸，在加热条件下进行反应，最后将生成的产物依次进行离心、过滤、水洗、干燥后得到磺酸化石墨烯；改性石墨烯/聚苯胺复合材料的制备：低温下将磺酸化石墨烯分散在水中得到分散液；低温环境中，将过硫酸铵溶于盐酸溶液中，并加入苯胺得到混合溶液；将混合溶液缓慢加入到分散液中，低温环境中进行搅拌，最后将得到的产物进行洗涤、干燥后得到改性石墨烯/聚苯胺复合材料；锂硫电池用隔膜的制备：将粘结性聚合物溶解在溶剂中得到粘结性溶液；将改性石墨烯/聚苯胺复合材料分散在粘结性溶液中得到涂覆浆料；将涂覆浆料涂覆在所述多孔基材膜的一个表面，经过干燥后即得锂硫电池用隔膜。6.根据权利要求5所述的锂硫电池用隔膜的制备方法，其特征在于：所述氧化石墨烯是石墨粉经过氧化制备所得，具体步骤为：在冰水浴的条件下，将石墨粉和硝酸钠均匀溶解分散在浓硫酸中得到反应液；将高锰酸解缓缓地加入到反应液中，再依次将反应溶液的温度控制在15‑25摄氏度1.3‑1.7小时、温度升高到30‑40摄氏度保持0.8‑1.2小时，然后将去离子水加入到反应溶液中，并将反应溶液的温度升高到90‑100摄氏度并保持30‑50分钟，最后将过氧化氢加入到反应溶液中，反应50‑70分钟，反应结束后将反应生成物进行洗涤、干燥，得到氧化石墨烯。7.根据权利要求5所述的锂硫电池用隔膜的制备方法，其特征在于：磺酸化石墨烯的制备步骤中，所述加热的温度为90‑110摄氏度，加热时间为30‑60分钟。8.根据权利要求5所述的锂硫电池用隔膜的制备方法，其特征在于：改性石墨烯/聚苯胺复合材料的制备步骤中，所述低温为0摄氏度。9.根据权利要求5所述的锂硫电池用隔膜的制备方法，其特征在于：锂硫电池用隔膜的制备步骤中，所述溶剂为丙酮，所述粘结剂溶液的质量浓度为1％‑5％。2CN113659284A说明书1/3页一种锂硫电池用隔膜及其制备方法技术领域[0001]本发明属于锂硫电池技术领域，特别涉及一种锂硫电池用隔膜及其制备方法。背景技术[0002]锂硫电池是一种以单质硫为正极、金属锂为负极所制成电池体系。由于其超高的理论比能量，近年来受到广大关注。但是锂硫电池在放电过程中产生的多硫化物(Li2Sx，其中，4≤x≤8)易溶于电解液，可在阴极和阳极之间穿梭，从而显著降低充放