负载纳米材料的芳纶涂覆电池隔膜、制备方法及锂硫电池.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CN113594628A(43)申请公布日2021.11.02(21)申请号202110750541.6H01M50/449(2021.01)(22)申请日2021.07.01H01M50/491(2021.01)(71)申请人华中科技大学地址430074湖北省武汉市洪山区珞喻路1037号(72)发明人解孝林杨成荫周兴平叶昀昇王盼盼林荆娅(74)专利代理机构武汉东喻专利代理事务所(普通合伙)42224代理人何首春(51)Int.Cl.H01M50/417(2021.01)H01M10/052(2010.01)H01M50/403(2021.01)H01M50/44(2021.01)权利要求书2页说明书11页附图3页(54)发明名称负载纳米材料的芳纶涂覆电池隔膜、制备方法及锂硫电池(57)摘要本发明公开了一种负载纳米材料的芳纶涂覆电池隔膜，该隔膜包括聚烯烃多孔隔膜和涂覆于其一侧的芳纶涂层，所述芳纶涂层的芳纶纳米纤维负载有纳米材料。本发明还公开了该隔膜的制备方法以及具有该隔膜的锂硫电池。本发明涂覆的芳纶涂层具有良好的热稳定性和电解液亲和性，负载的纳米材料能够抑制高级多硫化锂链的穿梭并促进高级多硫化锂链的相互转化；本发明中所采用的制备方法能够保证纳米材料均匀分布并提高纳米材料比表面积。将所述隔膜组装在锂硫电池中，可以提高锂硫电池的比容量和循环稳定性。CN113594628ACN113594628A权利要求书1/2页1.一种负载纳米材料的芳纶涂覆电池隔膜，其特征在于，该隔膜包括聚烯烃多孔隔膜和涂覆于其一侧的芳纶涂层，所述芳纶涂层的芳纶纳米纤维负载有纳米材料，所述芳纶纳米纤维为纳米材料的原位生长提供位点。2.根据权利要求1所述的负载纳米材料的芳纶涂覆电池隔膜，其特征在于，所述聚烯烃多孔隔膜为聚丙烯微孔隔膜、聚乙烯微孔隔膜或聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯三层复合隔膜中的一种；所述纳米材料为ZnS、NiS、ZIF‑8或ZIF‑67中的一种。3.根据权利要求1所述的负载纳米材料的芳纶涂覆电池隔膜，其特征在于，所述芳纶纳米纤维具有如下对位化学结构：。4.根据权利要求1所述的负载纳米材料的芳纶涂覆电池隔膜，其特征在于，所述芳纶涂层的厚度为1μm～4μm。5.一种负载纳米材料的芳纶涂覆电池隔膜的制备方法，用于制备权利要求1‑4任一项所述的负载纳米材料的芳纶涂覆电池隔膜，其特征在于，包括如下步骤：S1：将氢氧化钾、去离子水、芳纶聚合物加入到二甲亚砜中，常温下搅拌溶解，逐滴滴加无水乙醇，制得芳纶纳米纤维浆料；S2：将步骤S1得到的芳纶纳米纤维浆料涂覆在聚烯烃多孔隔膜表面，制得涂覆膜；S3：将步骤S2得到的涂覆膜按顺序分别浸润到置换溶剂、第一前体溶液和第二前体溶液中，洗涤，得到负载纳米材料的涂覆膜；所述纳米材料为ZnS、NiS、ZIF‑8或ZIF‑67中的一种；S4：将步骤S3得到的涂覆膜在真空烘箱中烘干，得到所述负载纳米材料的芳纶涂覆电池隔膜。6.根据权利要求5所述的负载纳米材料的芳纶涂覆电池隔膜的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述芳纶纳米纤维浆料组分质量比为：氢氧化钾+芳纶聚合物：去离子水：二甲亚砜＝(1～4)：8：220，其中氢氧化钾：芳纶聚合物的质量比的3：2；所述无水乙醇与所述芳纶聚合物的质量比为(75～540):4。7.根据权利要求5所述的负载纳米材料的芳纶涂覆电池隔膜的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述芳纶纳米纤维浆料的涂覆厚度为30μm～120μm。8.根据权利要求5所述的负载纳米材料的芳纶涂覆电池隔膜的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述置换溶剂为乙醇、甲醇、去离子水中的一种或多种；所述第一前体和第二前体为常温下在溶剂中相互反应生成纳米颗粒的可溶性无机物和有机物，所述第一前体和第二前体根据纳米材料的种类确定；所述溶剂为乙醇、甲醇、去离子水、二甲基甲酰胺中的一种或多种。9.根据权利要求5所述的负载纳米材料的芳纶涂覆电池隔膜的制备方法，其特征在于，步骤S3中，在所述置换溶剂中的浸泡时间为3～15min；在所述第一前体溶液中的浸泡时间为10～60min；在所述第二前体溶液中的浸泡时间为3～60min。10.一种锂硫电池，具有如权利要求1‑4任一项所述的负载纳米材料的芳纶涂覆电池隔2CN113594628A权利要求书2/2页膜，其特征在于，该锂硫电池按照正极壳、极片、滴加电解液的负载纳米材料的芳纶涂覆电池隔膜、锂片、钢片、弹片、负极壳的顺序进行组装，且所述芳纶涂层面向极片的一侧。3CN113594628A说明书1/11页负载纳米材料的芳纶涂覆电池隔膜、制备方法及锂硫电池技术领域[0001]本发明属于电池隔膜技术领域，具体涉及一种负载纳米材料的芳纶涂覆电池隔膜、其制备方法