[發明專利]一種鋰硫電池用保護層及其制備方法和使用該保護層的鋰硫電池

有效

• 申請號: 201410654531.2
• 申請日: 2014-11-17
• 公開（公告）號: CN104393349A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發明（設計）人: 趙生榮;范瑞娟;馮皓;田占元;鄧增社
• 申請（專利權）人: 陜西煤業化工技術研究院有限責任公司
• 主分類號: H01M10/058
• 分類號: H01M10/058;H01M2/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

1.一種鋰硫電池用保護層，其特征在于：該保護層是將漿料涂布在隔膜表面獲得的；且漿料包含質量比為(4～9)：1的改性石墨烯和粘合劑，改性石墨烯中含有的官能團為：

烷基、烯烴基、芳香基、鹵素、-CN、-SCN、-NCO、-OH、-COOH、-NH₂、-COX、-NO₂、-SO₃H、-COOR、-COR、-CONHR、-CONR₂、-OR、-NHR和-NR₂中一種或一種以上，其中，X＝F、Cl、Br或I，R＝烷基、烯烴基或芳香基。

2.根據權利要求1所述的一種鋰硫電池用保護層，其特征在于：所述的粘合劑為聚氧化乙烯、聚偏二氟乙烯、聚丙烯酸、聚四氟乙烯、明膠、海藻酸鈉和β-環糊精中的一種或一種以上。

3.根據權利要求1所述的一種鋰硫電池用保護層，其特征在于：所述的改性石墨烯的官能團在改性石墨烯中的質量分數為0.01％～15％。

4.根據權利要求3所述的一種鋰硫電池用保護層材料，其特征在于：所述的改性石墨烯的比表面積為200～1200m²/g，改性石墨烯的孔徑分布包括小于2nm的微孔和2～15nm的介孔。

5.根據權利要求4所述的一種鋰硫電池用保護層，其特征在于：所述的改性石墨烯的比表面積為300～800m²/g。

6.根據權利要求5所述的一種鋰硫電池用保護層，其特征在于：所述的保護層(3)的厚度為0.05～20μm。

7.根據權利要求6所述的一種鋰硫電池用保護層，其特征在于：所述的保護層(3)的厚度為0.1～5μm。

8.一種權利要求1所述的鋰硫電池用保護層的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

1)首先將氧化石墨烯或石墨烯均勻分散到溶劑或溶液中，所述的溶劑為水、乙醇、丙醇、N-甲基吡咯烷酮、丙酮、二氯甲烷、N,N-二甲基甲酰胺或四氫呋喃；溶液為氫氧化鉀水溶液或氫氧化鈉水溶液；

然后加入改性劑，所述的改性劑為：

氫氟酸、鹽酸、硫酸、硝酸、聚乙二醇、聚乙烯醇、氨水、水合肼、聯氨、乙二胺、三異丙醇胺、十八胺、N,N-二環己基碳二亞胺、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、乙酸、氯乙酸、氯磺酸、氯化亞砜、丙酸、高錳酸鉀、氰化鈉、氰化氫、氰化鉀、硫氰化氫、硫氫化鈉、硫氰化鉀、異氰酸酯或氯酸鉀；

最后在2～120℃下充分反應0.1～20h，洗滌除去雜質，將得到的產物分離干燥，即得到改性石墨烯；

2)將改性石墨烯和粘合劑按質量比為(4～9)：1在溶劑中充分混合，配制成固含量為10％～80％的漿料，所述的粘合劑為聚氧化乙烯、聚偏二氟乙烯、聚丙烯酸、聚四氟乙烯、明膠、海藻酸鈉和β-環糊精中的一種或一種以上；

3)采用刮涂法或噴涂法將漿料涂布在隔膜表面，即得到保護層，完成保護層的制備方法。

9.根據權利要求8所述的一種鋰硫電池用保護層的制備方法，其特征在于：所述的溶劑為水、N-甲基吡咯烷酮、無水乙醇和正丙醇中的一種或一種以上。

10.一種使用權利要求1所述的鋰硫電池用保護層的鋰硫電池，其特征在于：包括正極(4)、負極(1)和電解液，以及位于正極(4)和負極(1)之間的隔膜(2)，所述的正極(4)和隔膜(2)之間設置有保護層(3)。