磷酸钒锂在锂硫电池隔膜涂覆中的应用.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CN113506953A(43)申请公布日2021.10.15(21)申请号202110612481.1(22)申请日2021.06.02(71)申请人郑州轻工业大学地址450000河南省郑州市高新技术产业开发区科学大道136号(72)发明人王利霞闫继常鑫波赵太宝张林森(74)专利代理机构郑州优盾知识产权代理有限公司41125代理人王红培(51)Int.Cl.H01M50/46(2021.01)H01M4/13(2010.01)H01M10/052(2010.01)H01M50/403(2021.01)权利要求书1页说明书4页附图6页(54)发明名称磷酸钒锂在锂硫电池隔膜涂覆中的应用(57)摘要本发明提供了一种磷酸钒锂在锂硫电池隔膜涂覆中的应用，将磷酸钒锂材料用于锂硫电池隔膜的涂覆材料中，隔膜中磷酸钒锂含量为5‑15%，涂覆厚度为5‑20μm。包括如下步骤：采用溶胶凝胶法制备磷酸钒锂材料，然后将所得材料与导电碳，粘结剂进行充分地混合；通过控制粘稠度，将该混合浆料，粘附于PP隔膜表面，真空烘干后，得到所需的磷酸钒锂涂覆PP隔膜，最后，将所得隔膜应用于锂硫电池中。本发明的工艺简单、成本低、性能优良，适用于规模化生产。CN113506953ACN113506953A权利要求书1/1页1.一种磷酸钒锂在锂硫电池隔膜涂覆中的应用，其特征在于：将磷酸钒锂材料用于锂硫电池隔膜的涂覆材料中，隔膜中磷酸钒锂含量为5‑15wt%，涂覆厚度为5‑20μm。2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述磷酸钒锂的微观形貌为纳米材料/微米类球形材料，晶型结构为单斜结构。3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述锂硫电池在‑20℃到0℃使用。4.根据权利要求1‑3任一项所述的应用，其特征在于，步骤如下：（1）将磷酸钒锂材料、导电碳、粘结剂、分散溶剂，进行充分混合；所得浆料进行抽真空处理；（2）将步骤（1）浆料采用单面涂覆在PP隔膜表面；（3）步骤（2）涂覆后进行干燥。5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于：所述步骤（1）中导电碳为乙炔黑，粘结剂为聚偏氟乙烯，分散溶剂为氮甲基吡咯烷酮。6.根据权利要求4所述的应用，其特征在于：所述步骤（1）中磷酸钒锂材料、导电碳和粘结剂的质量比为（70‑85）：（10‑20）：（5‑10）。7.根据权利要求4所述的应用，其特征在于：所述步骤（1）采用行星式搅拌机进行搅拌混合1‑2h。8.根据权利要求4所述的应用，其特征在于：所述步骤（2）中采用平板流延涂覆的方式，涂覆厚度为5‑20μm，刮刀走料速度为5‑25mm/s。9.根据权利要求4所述的应用，其特征在于：所述步骤（3）中干燥温度为40℃‑60℃，干燥时间为6‑24h。2CN113506953A说明书1/4页磷酸钒锂在锂硫电池隔膜涂覆中的应用技术领域[0001]本发明涉及锂电池领域，具体涉及一种磷酸钒锂在锂硫电池隔膜涂覆中的应用。背景技术[0002]目前，锂硫电池作为一种后锂离子电池时代的理想候选类电池之一，因其高达1675mAh/g的理论比容量和巨大的能量密度（2500Wh/kg）而受到了研究人员的广泛关注。[0003]尽管锂硫电池具有能量密度高、成本低廉、绿色无污染等一系列优点，但到目前为止，商业化的锂硫电池仍处于研发阶段，主要原因是受到硫自身电导率低、硫正极放电中间产物多、硫化物的穿梭效应等因素的限制。因此，提升锂硫电池电性能的关键，是抑制多硫化物的穿梭效应。目前学术界采取的措施之一，就是采用金属氧化物或硫化物等物质进行隔膜的表面涂覆，利用化合物对多硫化物的吸附效应，阻挡多硫化物向负极的扩散。然而，涂覆用的材料导电率低，电子迁移能力差，对锂硫电池的性能改善有限。[0004]为了解决上述问题，开发新型隔膜修饰材料，利用具有快速充放电特性的电极材料，采用复合材料表面涂覆的方式，使金属氧化物或硫化物等化合物与碳材料的复合物与PP隔膜进行有效地复合，可以显著限制锂硫电池的穿梭效应，提高硫的利用率。例如：发明专利（CN109244340A）采用锐钛矿TiO2与还原氧化石墨烯为涂覆材料，得到含有该涂覆层的隔膜材料，并应用于锂硫电池；发明专利（CN110492045A）使用层状结构硫化物和纳米纤维素，用于隔膜表面涂覆，应用于锂硫电池中；发明专利（CN110649213A）引入一种或多种金属氢化物材料，与高分子粘结剂、炭黑材料进行复合，有效抑制了多硫化物的扩散；上述方法均获得较为理想的电化学性能，但是所采用的涂覆材料，多为金属的氧化物，硫化物，氢化物等，这些材料本身电导率不高，对多硫化物的化学吸附能力有限，特别是低温条件下的电化学活性较差，同时，仍需要采用化学气相沉积，或引入共价有机框架材料等方式，合