[發明專利]一種鋰硫電池多孔復合膜的制備方法及其應用

有效

• 申請號: 201710713848.2
• 申請日: 2017-08-18
• 公開（公告）號: CN107579191B
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發明（設計）人: 孫克寧;范立雙;張乃慶;吳憲
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H01M2/14
• 分類號: H01M2/14;H01M2/16;H01M2/18
• 代理公司: 哈爾濱龍科專利代理有限公司 23206
• 代理人: 高媛

一種鋰硫電池多孔復合膜的制備方法及其應用，屬于鋰硫電池材料技術領域。制備方法如下：（1）制備聚酰亞胺溶液和聚對苯二甲酰對苯二胺溶液；（2）加入鈣鹽；（3）通入二氧化碳氣體；（4）倒入制膜器中，真空干燥，得干燥膜；（5）酸洗干燥膜，烘干，得到鋰硫電池多孔復合膜。制備的鋰硫電池多孔復合膜用于鋰硫電池隔膜。本發明的優點是：本發明制備的多孔復合膜具有優異的耐高溫，安全性和抗拉伸性能，多孔復合膜表面及內部孔結構分布均勻，孔徑可調，具有優良的透氣度，充放電過程中，多孔復合膜中大量的酰胺鍵與聚硫離子發生強的相互作用，抑制聚硫離子的遷移，因此具有極好的循環性能。有利于大規模生產，具有廣闊的應用前景。

技術領域

本發明屬于鋰硫電池材料技術領域，涉及一種鋰硫電池多孔復合膜的制備方法及其應用，具體涉及一種聚酰亞胺和聚對苯二甲酰對苯二胺多孔復合膜的制備方法及其應用。

背景技術

隨著新能源電動車的快速發展，對高比能量電池的需求更加迫切，限制于傳統鈷酸鋰、錳酸鋰等材料的比容量的制約，鋰離子電池已經無法滿足現在的需求。尋求一種更高比容量的二次電池勢在必行。鋰硫電池近些年來受到研究人員的高度重視，由于其比容量高（1675mAh/g）、成本低、單質硫來源廣、無毒等優點，很有希望成為下一代高比能量的二次電池體系。

但是，目前仍然具有很多困難制約著鋰硫電池的商業化應用。單質硫不導電，影響整個電池的電化學性能；放電電位比較低，只有2.1V；放電中間產物多硫化鋰易溶于醚類電解液（穿梭效應），導致硫通過電解液遷移到負極表面，降低電池壽命；單質硫放電過程體積膨脹嚴重，選用單質鋰作為負極材料，存在安全隱患。以上問題中多硫化鋰的溶解是目前要解決的最大的問題。

通常解決穿梭效應的方法是選用一種碳材料與單質硫復合，將單質硫和放電中間產物包裹在碳材料的孔道中，但是近期研究表明，碳材料屬于非極性分子，與多硫化鋰之間無法形成化學吸附的作用，導致抑制穿梭效應的效果不明顯?；诖朔N觀點，研究人員又選取元素摻雜改性碳材料的表面結構，但是摻雜的活性位點有限。最近，極性分子作為鋰硫電池正極材料的研究成為抑制穿梭效應的熱點。但是研究人員關注的重點主要是如何抑制穿梭效應，而很少有人去考慮隔膜作為穿梭的最后通道去阻止多硫離子的流通，如果隔膜中含有極性分子與充放電過程中的多硫離子形成很強的相互作用，就能夠抑制多硫離子的穿梭，從而提升鋰硫電池的循環性能。

發明內容

本發明的目的是針對現有隔膜對多硫離子穿梭抑制的不足，提供一種含有極性分子的多孔膜的制備方法及其應用，具體涉及一種鋰硫電池多孔復合膜的制備方法及其應用。

為實現上述目的，本發明采取的技術方案如下：

一種鋰硫電池多孔復合膜的制備方法，所述方法具體步驟如下：

步驟一：制備均勻的聚酰亞胺溶液和聚對苯二甲酰對苯二胺溶液，兩種溶液的濃度均為10mmol/L~10mol/L；

步驟二：向步驟一得到的聚對苯二甲酰對苯二胺溶液中加入鈣鹽，獲得均勻的混合溶液，加入鈣鹽的量為100mg/L~1g/L；

步驟三：向步驟二得到的混合溶液中通入二氧化碳氣體；

步驟四：將步驟一得到的聚酰亞胺溶液倒入制膜器，將制膜器放到真空干燥箱中60-180℃干燥，得到干燥膜；

步驟五：將步驟三得到的混合溶液倒入步驟四的制膜器中，將制膜器放到真空干燥箱中60-180℃干燥，得到干燥復合膜；

步驟六：用稀酸清洗步驟五得到的干燥復合膜，將干燥復合膜放到烘箱中干燥10-18h，即得到鋰硫電池多孔復合膜。

一種上述制備的鋰硫電池多孔復合膜的應用，所述多孔復合膜用于鋰硫電池隔膜。