一种锂硫电池用改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CN112054153A(43)申请公布日2020.12.08(21)申请号202011124450.3(22)申请日2020.10.20(71)申请人广州市豪越新能源设备有限公司地址510700广东省广州市黄埔区兆昌路3号112铺（仅限办公）(72)发明人张燕(74)专利代理机构东莞市中正知识产权事务所(普通合伙)44231代理人成伟(51)Int.Cl.H01M2/16(2006.01)H01M2/14(2006.01)H01M10/052(2010.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称一种锂硫电池用改性隔膜及其制备方法(57)摘要本发明涉及一种用于锂硫电池用的改性隔膜，属于电化学储能技术领域。本申请的中间层复合材料具有丰富的多孔结构，包括多孔石墨烯和多孔海绵结构的骨架，避免了现有技术中由于石墨烯等片层结构造成的阻碍离子传输途径。通过原位反应，在多孔骨架的孔道结构中生产氧化钛钴，均匀分散的氧化物纳米晶体提供了大量的多氧化锂吸附位点。引入了磺化聚醚醚酮，降低电极的界面电阻，带负电的基团能够排斥负电性的多硫离子的传输，从而阻挡了多氧化锂的穿梭。本申请实现了高循环稳定性的锂硫二次电池。CN112054153ACN112054153A权利要求书1/1页1.一种锂硫电池用改性隔膜，其特征在于，包括以下组成：多孔基材；和在所述基材的表面上设置的中间层材料涂层；其中所述中间层材料涂层包括磺化聚醚醚酮、多孔石墨烯、氧化钛钴和多孔碳材料。2.根据权利要求1所述的改性隔膜，其特征在于，多孔碳材料为碳海绵。3.根据权利要求1或2所述的改性隔膜，其特征在于，多孔基材为PP/PE隔膜。4.一种如权利要求1-3中任一项所述锂硫电池用改性隔膜的制备方法，其他特征在于包括如下步骤：（1）多孔碳材料的制备：清洗三聚氰胺海绵，在保护气氛下将三聚氰胺海绵进行碳化处理，冷却后得到碳海绵；（2）多孔氧化石墨烯的制备：将氧化石墨烯加入碱溶液中超声分散，然后在100℃下回流处理；所获得的样品用无水乙醇和去离子水分别洗涤、过滤3次，然后将样品干燥；（3）氧化钛钴/多孔石墨烯/多孔碳复合材料的制备：配制一定浓度的钛盐和钴盐的混合溶液；将步骤（1）中的多孔碳和（2）中的多孔氧化石墨烯分散在所述混合溶液中，进行水热反应，过滤后干燥得到第一前驱体材料，然后在惰性气氛下退火处理，得到氧化钛钴/多孔石墨烯/多孔碳复合材料；（4）改性隔膜的制备：将氧化钛钴/多孔石墨烯/多孔碳材料加入磺化聚醚醚酮和异丙醇中，搅拌制备分散均匀的浆料，在多孔基材上涂覆所述浆料制备均匀的中间层涂层，真空干燥。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中的碳化步骤为，温度400～900℃，优选800～900℃，时间4～6h。6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中碱溶液为氢氧化钠、氢氧化钾中一种以上，碱溶液的浓度为5~20M；回流处理时间为1-20h。7.根据权利要求4-6中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述混合溶液中钛和钴的摩尔比为1:1-10，所述的钛盐为四氯化钛；所述的钴盐为乙酸钴。8.根据权利要求4-6中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中所述水热反应的温度为100～200℃，反应时间为6～12h，退火处理的温度为400-800℃，反应时间1-5h。9.根据权利要求4-6中任一项所述的制备方法，其特征在于，氧化钛钴：多孔石墨烯：多孔碳的质量比为（0.01-1）：（5-10）；（5-10）。10.根据权利要求4-6中任一项所述的制备方法，其特征在于，中间层中，磺化聚醚醚酮在中间层中的质量含量为1-10%。2CN112054153A说明书1/4页一种锂硫电池用改性隔膜及其制备方法技术领域[0001]本申请涉及一种锂硫电池用改性隔膜的制备方法，以及中间层材料制备方法，属于电池材料领域。背景技术[0002]1992年日本索尼公司成功实现了锂离子电池的商业化应用，而后锂离子电池发展迅猛。但是，锂离子电池理论比容量和能量密度限制了其进一步的发展，因此迫切需要开发新型的高能量密度、长循环寿命、低成本的电化学储能设备。锂硫电池具有理论比容量高、能量密度高、资源丰富等优势，在诸多新一代储能体系中具有强大的竞争力。但是，目前的锂硫电池还存在一些致命的缺点：①硫和放电产物低导电性，造成活性物质利用率较低，极化电阻大；②充放电过程的中间产物溶解在电解液中，并在正负极中间穿梭，导致正极材料利用率较低，循环寿命低；③充放电过程中硫正极会发生较大的体积变化。其他缺点包括锂负极腐蚀和锂枝晶等安全隐患。[0003]为了解决这些问题，一方面，通过在正极中引入导电的骨架材料，增加正极导电性