一种锂硫电池的功能性隔膜及其制备方法.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CN113571837A(43)申请公布日2021.10.29(21)申请号202110758147.7H01M50/44(2021.01)(22)申请日2021.07.05H01M50/449(2021.01)H01M10/0525(2010.01)(71)申请人江南大学地址214000江苏省无锡市滨湖区蠡湖大道1800号(72)发明人黄锋林姚莹梅史佳倚武双林马琦尧魏取福(74)专利代理机构哈尔滨市阳光惠远知识产权代理有限公司23211代理人裴闪闪(51)Int.Cl.H01M50/403(2021.01)C23C14/06(2006.01)C23C14/35(2006.01)H01M50/434(2021.01)权利要求书1页说明书7页附图1页(54)发明名称一种锂硫电池的功能性隔膜及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种锂硫电池的功能性隔膜及其制备方法，属于材料化学领域。本发明以BC作为隔膜基材，首先通过发泡制孔改性制备得到PBC隔膜，然后在其表面抽滤得到的少层Ti3C2Tx水分散液，最后通过磁控溅射将SnS2均匀沉积在Ti3C2Tx‑PBC隔膜表面，即获得Ti3C2Tx/SnS2‑PBC复合隔膜。本发明利用PBC膜的高热机械性能等避免了隔膜因机械故障和热失控造成的安全问题；协同Ti3C2Tx的‑OH、‑F、‑O和SnS2的硫空位缺陷能够化学吸附并快速捕获多硫化物，阻碍多硫化物的穿梭作用，减少硫单质的大量流失，最终能够获得循环稳定、寿命长的高性能锂硫电池。CN113571837ACN113571837A权利要求书1/1页1.一种Ti3C2Tx/SnS2‑PBC功能性复合隔膜的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：第一步：制备发泡多孔细菌纤维素隔膜：将偶氮二甲酰胺和氢氧化钠溶解于水中，然后再加入吐温‑80，搅拌均匀后得到发泡溶液，将细菌纤维素膜浸渍于发泡溶液中，加热处理，洗涤、冷冻干燥、压辊压制成发泡多孔细菌纤维素隔膜，即PBC隔膜；第二步：制备少层Ti3C2Tx水分散液：将氟化锂溶解于盐酸溶液中，搅拌均匀后加入Ti3AlC2材料，在一定温度下搅拌，对Ti3AlC2材料中的Al层进行刻蚀，随后将混合物离心并洗涤，之后在沉淀物中加入二甲基亚砜搅拌12‑24小时进行插层处理，随后再次将混合物离心并用水洗去除残余的二甲基亚砜，将所得Ti3C2Tx沉淀倒入水中，在惰性气氛保护下低温超声处理，固液分离后以获得少层Ti3C2Tx水分散液；第三步：制备Ti3C2Tx‑PBC隔膜：将Ti3C2Tx水分散体在低温下超声一段时间，利用真空过滤将其抽滤在第一步获得的PBC隔膜表面，在真空下干燥后，并将其压制成Ti3C2Tx‑PBC隔膜；第四步：制备Ti3C2Tx/SnS2‑PBC复合隔膜：将第三步获得的Ti3C2Tx‑PBC隔膜和SnS2靶材固定在磁控溅射设备的真空舱体内，在一定工作气压和射频状态下磁控溅射10‑60分钟使SnS2均匀沉积在Ti3C2Tx‑PBC隔膜表面，以获得Ti3C2Tx/SnS2‑PBC复合隔膜。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，第一步中，所述发泡溶液中，所述偶氮二甲酰胺的浓度为15‑25g/L，所述的氢氧化钠的浓度为10‑32g/L，所述的吐温‑80的浓度为0.25‑0.5％。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述的发泡制孔的加热温度为50‑70℃。4.根据权利要求1～3任一项所述的制备方法，其特征在于，第二步中，所述的刻蚀温度为30‑40℃，刻蚀时间为36‑48小时。5.根据权利要求1～4任一项所述的制备方法，其特征在于，第二步中，所述的低温超声的温度为0‑2℃，处理时间为1‑4h。6.根据权利要求1～5任一项所述的制备方法，其特征在于，第四步中，所述的磁控溅射设备的真空舱体的真空度为6×10‑4‑7×10‑4Pa，所述的工作气压为2‑4Pa。7.根据权利要求1～6任一项所述的制备方法，其特征在于，第四步中，所述射频功率为30‑50W，所述溅射的SnS2沉积层厚度为50‑150nm。8.根据权利要求1～7任一项所述的制备方法制备得到的Ti3C2Tx/SnS2‑PBC复合隔膜。9.包含权利要求8所述的Ti3C2Tx/SnS2‑PBC复合隔膜的锂硫电池。10.权利要求8所述的Ti3C2Tx/SnS2‑PBC复合隔膜或权利要求9所述的锂硫电池在锂离子电池领域的应用。2CN113571837A说明书1/7页一种锂硫电池的功能性隔膜及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及一种锂硫电池的功能性隔膜及其制备方法，属于材料化学领域。背景技术[0002]现有成熟的电池系统中，LIB作为最具前途的能源密集型的商业化系统，已经广泛的