一种锂硫电池用复合隔膜、其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CN113471624A(43)申请公布日2021.10.01(21)申请号202110708422.4H01M50/431(2021.01)(22)申请日2021.06.25H01M50/491(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)发明人解孝林王盼盼叶昀昇周兴平林荆娅杨成荫(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.H01M50/411(2021.01)H01M10/052(2010.01)H01M10/42(2006.01)H01M50/403(2021.01)权利要求书1页说明书11页附图2页(54)发明名称一种锂硫电池用复合隔膜、其制备方法及锂硫电池(57)摘要本发明公开了一种锂硫电池用复合隔膜，该复合隔膜为基团修饰的硅氧偶联剂在芳纶多孔膜内部原位生长得到的二氧化硅‑芳纶复合材料。通过热稳定的二氧化硅和耐高温的芳纶的协同作用，二氧化硅‑芳纶复合隔膜展现了优异的热稳定性；复合隔膜中的二氧化硅与锂发生化学反应，可抑制锂枝晶生长，提高了电池的安全性能。本发明还公开了复合隔膜的制备方法及具有该复合隔膜的锂硫电池，利用基团修饰的硅氧偶联剂在芳纶多孔膜内部水解、缩聚，制备得到原位生长的二氧化硅‑芳纶复合材料。本发明以二氧化硅‑芳纶复合隔膜代替商用聚烯烃隔膜应用于锂硫电池中，其致密的结构可物理阻隔多硫化物的穿梭，提高电池的安全性和循环稳定性，从而提高电池性能。CN113471624ACN113471624A权利要求书1/1页1.一种锂硫电池用复合隔膜，其特征在于，该复合隔膜为基团修饰的硅氧偶联剂在芳纶多孔膜内部原位生长得到的二氧化硅‑芳纶复合材料。2.根据权利要求1所述的锂硫电池用复合隔膜，其特征在于，所述基团修饰的硅氧偶联剂为3‑氨丙基三甲氧基硅烷或3‑缩水甘油基氧基丙基三甲氧基硅烷。3.根据权利要求1所述的锂硫电池用复合隔膜，其特征在于，所述芳纶多孔膜通过将脱泡后的芳纶纳米纤维溶液涂覆于玻璃基板上制得，所述芳纶纳米纤维溶液的配方中芳纶纤维、二甲亚砜、叔丁醇钾与甲醇的质量比为（1~1.5）：50：（1~1.5）：1.35。4.根据权利要求1所述的锂硫电池用复合隔膜，其特征在于，所述芳纶多孔膜为多孔基膜，其厚度为10μm~80μm，孔隙率为10％~50％。5.根据权利要求1‑4任一项所述的锂硫电池用复合隔膜，其特征在于，所述二氧化硅‑芳纶复合隔膜的厚度为10μm~80μm。6.一种锂硫电池用复合隔膜的制备方法，用于制备如权利要求1‑5任一项所述的锂硫电池用复合隔膜，其特征在于，包括如下步骤：S1：将叔丁醇钾溶于甲醇中，后将芳纶纤维与二甲亚砜加入其中，在室温的条件下搅拌反应，得到芳纶纳米纤维溶液；S2：将步骤S1得到的芳纶纳米纤维溶液进行脱泡操作，然后使用刮刀将脱泡后的溶液均匀刮涂在玻璃基板上，迅速浸润到去离子水中，将相转化完成的多孔基膜转移至无水乙醇中放置，并间隔一段时间更换无水乙醇，重复多次，即得乙醇浸润的芳纶多孔膜；S3：将步骤S2所得的芳纶多孔膜浸润于基团修饰的硅氧偶联剂中，并间隔一段时间更换基团修饰的硅氧偶联剂，重复多次浸润操作；后将芳纶‑硅氧偶联剂膜浸润于甲酸中，取出置于真空烘箱进行缩聚反应，即得二氧化硅‑芳纶膜。7.根据权利要求6所述的可用于锂硫电池的复合隔膜的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述芳纶纤维、二甲亚砜、叔丁醇钾与甲醇的质量比为（1~1.5）：50：（1~1.5）：1.35。8.根据权利要求6所述的可用于锂硫电池的复合隔膜的制备方法，其特征在于，步骤S2中，脱泡时间为1~3小时；刮涂厚度为100µm~600µm，去离子水中的浸润时间为1~5分钟；并且该步骤中间隔0.5~5小时更换无水乙醇，重复3~6次。9.根据权利要求6所述的锂硫电池用复合隔膜，其特征在于，步骤S3中，每间隔0.5~5小时更换基团修饰的硅氧偶联剂，重复3~6次；甲酸中浸润的时间为1~5小时；所述真空烘箱中反应时间为1~3天。10.一种锂硫电池，具有如权利要求1‑5任一项所述的锂硫电池用复合隔膜，其特征在于，该锂硫电池按照正极壳、极片、滴加电解液的所述锂硫电池用复合隔膜、锂片、钢片、弹片、负极壳的顺序进行组装。2CN113471624A说明书1/11页一种锂硫电池用复合隔膜、其制备方法及锂硫电池技术领域[0001]本发明属于复合材料技术领域，具体涉及一种锂硫电池用复合隔膜、其制备方法及锂硫电池。背景技术[0002]由于大量使用化石燃料而造成的环境污染日益严重，人们急需绿色和清洁的能源，并且对储能技术提出了更高的要求。商用化的锂离子电池由于其理论容量会受到