一种高循环稳定性的锂硫电池隔膜.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CN112038540A(43)申请公布日2020.12.04(21)申请号201910494729.1(22)申请日2019.06.04(71)申请人湖北大学地址430063湖北省武汉市武昌区友谊大道368号(72)发明人钱静雯熊曼王贤保(51)Int.Cl.H01M2/14(2006.01)H01M2/16(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称一种高循环稳定性的锂硫电池隔膜(57)摘要本发明的目的在于提出一种高循环稳定性的锂硫电池隔膜的制备方法；该方法采用水热法，以钨酸钠(Na2WO4·2H2O)和硫代乙酰胺(C2H5NS)作为原料，经严格控制水热反应的温度和时间等条件，制备得到了自组装千层状WS2纳米片结构。然后将制备得到的千层状WS2与一定比例的碳材料和粘结剂混合，调浆，涂覆到隔膜上，作为锂硫电池的隔膜，锂片作为负极，升华硫与一定比例的导电剂和粘结剂混合，调浆，涂覆到铝箔上，作为正极，最后组装成锂硫电池。该方法具有合成生长条件严格可控、工艺简单、成本低廉等优点；所获得的WS2纳米片制备过程简单，作为锂硫电池新型隔膜，获得较高的循环稳定性。CN112038540ACN112038540A权利要求书1/1页1.一种高循环稳定性的锂硫电池隔膜的制备方法，其特征在于，所述方法通过简单的刮涂法或是抽滤法，将含WS2浆料涂覆到普通隔膜上，作为锂硫电池隔膜，锂片作为负极，升华硫与一定比例的导电剂和粘结剂混合，调浆，涂覆到铝箔上，作为正极，最后组装成锂硫电池，包括以下步骤：(1)将水热法制备得到的千层状WS2与一定比例的碳材料和粘结剂混合，分散在特定溶剂中，超声分散或磁力搅拌获得分散均匀的涂层浆料；(2)将步骤(1)后的浆料均匀涂覆到普通隔膜上，干燥后得到锂硫电池新型隔膜；(3)将步骤(2)后的锂硫电池隔膜裁剪成合适大小的圆片，作为隔膜，升华硫作为正极，锂片作为负极，滴加电解液，组装成电池。2.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，所选碳材料为石墨烯、氮掺杂石墨烯、乙炔黑、碳纳米管、碳纤维、科琴黑、氮掺杂碳、Super-P中的一种或几种；所述步骤(1)中，所选粘结剂为聚偏氟乙烯、聚乙烯醇、聚四氟乙烯、聚丙烯酸、羧甲基纤维素钠、壳聚糖中的一种或几种；所述步骤(1)中，千层状WS2、碳材料与粘结剂的比例为(4-8)∶(5-1)∶1；所述步骤(1)中，所选溶剂为乙醇、丙酮、N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺中的一种或几种；所述步骤(2)中，所选的普通隔膜为聚丙烯、聚乙烯、及其符合多孔隔膜，玻璃纤维素膜；所述步骤(2)中，所选的涂覆方法为刮涂时，加入溶剂的量为1-5mL；所述步骤(2)中，所选的涂覆方法为抽滤时加入溶剂的量为5-30mL，；所述步骤(2)中，涂覆浆料的厚度为1-200μm；所述步骤(2)中，所述涂层的面密度为0.1-30mg/cm2；所述步骤(2)中，干燥在真空干燥箱中进行，干燥在真空干燥箱中进行，温度为40-100℃，时间为1-12h；所述步骤(3)中，所述正极是由升华硫，乙炔黑和聚偏氟乙烯制成浆料，涂覆到铝箔上，干燥得到正极。升华硫∶乙炔黑∶聚偏氟乙烯质量比为7∶2∶1；所述步骤(3)中，电解液是1M双三氟甲基磺酸亚酰胺锂溶于1，3-二氧戊烷和乙二醇二甲醚体积比为1∶1的混合溶液中，添加1wt％硝酸锂；所述步骤(3)中，电池组装过程在水氧含量均小于0.5ppm的充满氩气的手套箱中进行。2CN112038540A说明书1/3页一种高循环稳定性的锂硫电池隔膜技术领域[0001]本发明属于锂硫电池技术领域，涉及一种新型锂硫电池隔膜，可应用于高性能锂硫电池。背景技术[0002]锂硫电池以其超高的理论比容量(1675mAh/g)和能量密度(2600Wh/Kg)被人们广泛关注。并且硫的自然储存量大，来源广泛，价格低廉，无毒副作用，对环境友好，被誉为极具开发前景的下一代绿色电化学储能系统。然而，硫的绝缘性、体积膨胀收缩和充放电过程中产生的中间产物穿梭效应等问题限制了锂硫电池的商业化发展道路。[0003]其中穿梭效应是锂硫电池现存的主要问题，锂硫电池在工作中，首先是硫与锂反应生成长链的多硫化锂(Li2Sx，4≤x≤8)，然后长链多硫化锂继续反应生成Li2S2和Li2S。然而长链的多硫化锂可溶于电解液穿过隔膜在负极聚集，导致硫的利用率迅速降低，电池容量也迅速衰减。经研究表明，二硫化钨的边缘有许多活性位点对锂硫电池中间产物-多硫化锂有较强的吸附作用，将二硫化钨应用于锂硫电池中，可以通过化学吸附作用将多硫化锂限制在硫阴极，较少穿梭效应对电池容量衰减的影响。但是由于WS2的吸附性能是由其边缘活性位点表现出来的，所以将具有