一种锂硫电池功能隔膜、制备方法及应用和锂硫电池.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CN112038546A(43)申请公布日2020.12.04(21)申请号201910478133.2(22)申请日2019.06.03(71)申请人河北金力新能源科技股份有限公司地址057150河北省邯郸市永年区工业园区装备制造区建设路6号(72)发明人袁海朝徐锋孙翠娟苏碧海(74)专利代理机构天津创智天诚知识产权代理事务所(普通合伙)12214代理人李薇(51)Int.Cl.H01M2/16(2006.01)H01M2/14(2006.01)H01M10/0525(2010.01)权利要求书2页说明书7页附图1页(54)发明名称一种锂硫电池功能隔膜、制备方法及应用和锂硫电池(57)摘要本发明公开了一种锂硫电池功能隔膜、制备方法及应用和锂硫电池，锂硫电池功能隔膜包括支撑膜，所述支撑膜的一侧或两侧涂覆有第一涂层，其中一个第一涂层外涂覆有第二涂层，其中：所述第一涂层为掺杂有陶瓷颗粒的胺基聚合物层，所述第一涂层中陶瓷颗粒和胺基聚合物的质量比为(20-40)：(30-50)，所述第二涂层为截硫导锂功能涂层，所述截硫导锂功能涂层中包括导锂聚合物和导电添加剂，其中导锂聚合物和导电添加剂的质量比为(20-70)：(10-30)。该功能隔膜热稳定性好，具有双重截硫导锂功能，进一步提高了锂硫电池的安全性。CN112038546ACN112038546A权利要求书1/2页1.一种锂硫电池功能隔膜，其特征在于，包括支撑膜，所述支撑膜的一侧或两侧涂覆有第一涂层，其中一个第一涂层外涂覆有第二涂层，其中：所述第一涂层为掺杂有陶瓷颗粒的胺基聚合物层，所述陶瓷颗粒的中值粒径为0.3-0.8μm，所述第一涂层中陶瓷颗粒和胺基聚合物的质量比为(20-40)：(30-50)，所述第二涂层为截硫导锂功能涂层，所述截硫导锂功能涂层中导锂聚合物和导电添加剂的质量比为(20-70)：(10-30)。2.如权利要求1所述的锂硫电池功能隔膜，其特征在于，所述陶瓷颗粒为氧化铝、勃姆石、二氧化硅或氧化锆中的一种或任意比例的多种；所述胺基聚合物为聚间苯二甲酰间苯二胺、聚对苯二甲酰对苯二胺、聚酰亚胺或聚醚亚胺中的一种或任意比例的多种；所述导电添加剂为石墨烯、碳纳米管、乙炔黑、科琴黑或Super-P导电炭黑中的一种或任意比例的多种；所述导锂聚合物为聚丙烯酸锂、丙烯磺酸钠、醇乙氧基甘油磺酸钠、磺化聚醚砜中的一种或任意比例的多种。3.如权利要求1所述的锂硫电池功能隔膜，其特征在于，所述第一涂层的厚度为0.5～5μm，所述第二涂层的厚度为0.5～10μm，所述支撑膜为聚乙烯膜、聚丙烯膜或聚乙烯/聚丙烯复合膜中的一种，所述支撑膜的厚度为5～25μm。4.如权利要求1所述的锂硫电池功能隔膜，其特征在于，所述第一涂层通过以下步骤制备：步骤1，将分散剂、陶瓷颗粒和增稠剂按顺序加入异丙醇溶剂中，分散均匀后得到陶瓷浆料；步骤2，将胺基聚合物均匀分散于有机溶剂中，再加入步骤1得到的陶瓷浆料，分散均匀，得到掺杂有陶瓷颗粒的胺基聚合物涂布浆料，所述胺基聚合物涂布浆料中胺基聚合物、分散剂、陶瓷颗粒和增稠剂的质量比为(300-500):(2-20)：(200-400)：(20-80)；步骤3，把所述胺基聚合物涂布浆料均匀涂布于支撑膜一侧或两侧；步骤4，采用有机溶剂与水的混合溶液作为萃取剂进行萃取，并用去离子水洗涤后，于30-80℃下烘干。5.如权利要求4所述的锂硫电池功能隔膜，其特征在于，所述步骤1中，所述分散剂为六偏磷酸钠、BN-2030陶瓷专用分散剂或KC-151分散剂中的一种或任意比例的多种；所述增稠剂为羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸钠、聚乙烯醇中的一种或任意比例的多种；所述步骤2中有机溶剂为二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮或二甲基甲酰胺中的一种或任意比例的多种；所述步骤3中的涂布方法为微凹版转印法，涂布速度为5～40m/min；所述步骤4中的有机溶剂为二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺或N-甲基吡咯烷酮中的一种或任意比例的多种，所述萃取剂中有机溶剂的含量为30-50wt％。6.如权利要求1所述的锂硫电池功能隔膜，其特征在于，所述第二涂层通过以下步骤制备：步骤1，将粘结剂和导锂聚合物逐步加入到去离子水中，分散均匀得到导锂聚合物浆料；步骤2，将分散剂和导电添加剂按顺序加入到有机溶剂中，分散均匀得到导电添加剂浆料；2CN112038546A权利要求书2/2页步骤3，将所述导锂聚合物浆料逐量添加到所述导电添加剂浆料中，分散均匀得到截硫导锂功能涂层浆料，其中所述截硫导锂功能涂层浆料中导锂聚合物、导电添加剂、分散剂和粘结剂的质量比为(20-70)：(10-30)：(1-10)：(5-15)；步骤4，将步骤3得到的截硫导锂功能涂层浆料涂布于支撑膜其中一侧的第