[發明專利]鋰硫電池隔膜的制備方法

有效

• 申請號: 201710415506.2
• 申請日: 2017-06-05
• 公開（公告）號: CN108987647B
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發明（設計）人: 孔維邦;王佳平;姜開利;范守善
• 申請（專利權）人: 清華大學;鴻富錦精密工業（深圳）有限公司
• 主分類號: H01M2/14
• 分類號: H01M2/14;H01M2/16;H01M10/052
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種鋰硫電池隔膜的制備方法，包括提供一隔膜基底，該隔膜基底包括一第一表面以及與該第一表面相對設置的第二表面；以及在所述第一表面和第二表面中的至少一個表面形成至少一個功能層，所述至少一個功能層的形成方法包括：提供一碳納米管層，該碳納米管層包括多個碳納米管；刻蝕所述碳納米管層，使所述多個碳納米管的表面形成均勻且連續的缺陷；以及采用原子層沉積法在所述均勻且連續的缺陷上形成一連續的氧化鉿包覆層。

技術領域

本發明涉及鋰硫電池領域，尤其涉及一種鋰硫電池隔膜的制備方法。

背景技術

鋰硫電池以硫單質為正極，以金屬鋰為負極。放電時負極反應為鋰失去電子變為鋰離子，正極反應為硫與鋰離子及電子反應生成硫化物,其反應方程式為：S₈+16Li⁺+16e^-1＝8Li₂S。由于發生多電子轉移反應，因此，其具有很高的理論比容量，比容量高達1672mAhg^-1。另外，由于硫單質具備環境污染小、無毒、成本低、且原料來源廣泛等特點，因此，鋰硫電池受到越來越多的關注。

隔膜是鋰硫電池中的一個重要組成部分，用于分離正極和負極，以避免內部短路；以及有助于自由鋰離子在電極之間運輸。然而，現有的鋰硫電池隔膜的制備方法得到的鋰硫電池隔膜很難抑制多硫化物擴散，進而使多硫化物在正極和負極之間穿梭，導致正極含硫結構的不可逆破壞。最終導致鋰硫電池的循環穩定性差，實際比容量低，倍率特性差等一系列問題。

發明內容

有鑒于此，確有必要提供一種鋰硫電池隔膜的制備方法，該制備方法得到的鋰硫電池隔膜在保證鋰硫電池充放電過程中，鋰離子順利穿越，同時可以抑制多硫化物擴散，避免多硫化物在正極和負極之間穿梭的鋰硫電池隔膜。

一種鋰硫電池隔膜的制備方法，包括以下幾個步驟：S1：提供一隔膜基底，該隔膜基底包括一第一表面以及與該第一表面相對設置的第二表面；以及S2：在所述第一表面和第二表面中的至少一個表面形成至少一個功能層，所述至少一個功能層的形成方法包括：S21：提供一碳納米管層，該碳納米管層包括多個碳納米管；S22：刻蝕所述碳納米管層，使所述多個碳納米管的表面形成均勻且連續的缺陷；以及S23：采用原子層沉積法在所述均勻且連續的缺陷上形成一連續的氧化鉿包覆層。

相較于現有技術，本發明提供的鋰硫電池隔膜的制備方法得到的鋰硫電池在隔膜基底的表面鋪設一由碳納米管層以及氧化鉿層組成的功能層，導電的碳納米管層以及氧化鉿層可以增加多硫化物與鋰硫電池隔膜之間的接觸面積，從而大大促進了鋰硫電池隔膜的表面吸附反應。而且氧化鉿層對多硫化物具有很好的表面催化吸附能力。因此，本實施例提供的鋰硫電池隔膜可以抑制多硫化物擴散，避免多硫化物在電池正極和負極之間穿梭。

附圖說明

圖1為本發明實施例提供的鋰硫電池隔膜的結構示意圖。

圖2為本發明實施例提供的鋰硫電池隔膜中的功能層的表面形貌圖。

圖3為本發明實施例提供的鋰硫電池隔膜中的功能層的橫截面的形貌圖。

圖4為本發明實施例提供的鋰硫電池隔膜中的功能層的結構示意圖。

圖5為本發明實施例1的鋰硫電池和對比例1中的鋰硫電池的恒流充放電循環測試結果。

圖6為本發明實施例1的鋰硫電池在不同電流密度下的充放電電壓特性曲線。

圖7為本發明對比例1的鋰硫電池在不同電流密度下的充放電電壓特性曲線。

圖8為本發明實施例1的鋰硫電池在不同倍率下充放電循環測試結果。

圖9為實施例1的鋰硫電池和對比例1的鋰硫電池在0.2C充放電倍率下的循環測試結果。