[發明專利]一種提高鋰硫電池正極硫含量的隔膜、制備方法及其應用

有效

• 申請號: 201711053046.X
• 申請日: 2017-11-01
• 公開（公告）號: CN107994184B
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發明（設計）人: 張鳳祥;郭峻嶺;趙淑鵬
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: H01M2/14
• 分類號: H01M2/14;H01M2/16;H01M10/052
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 李曉亮;潘迅

1.一種提高鋰硫電池正極硫含量的隔膜，其特征在于，隔膜基底為商用聚丙烯隔膜，其上涂覆碳黑或其它碳材料層，以涂覆碳層為正極，鋰片為負極，含有1M六氟磷酸鋰(LiPF₆)的碳酸亞乙酯(EC)和碳酸二乙酯(DEC)的混合溶劑為電解質組裝紐扣電池；紐扣電池在0.3~1.5V電壓窗口下循環1~5次，在涂覆的碳層上形成固態電解質膜，固態電解質膜與涂覆的碳層在隔膜上形成一層致密層，阻止多硫化物穿梭至負極，得到提高鋰硫電池正極硫含量的隔膜，該隔膜能夠有效提高鋰硫電池正極中的硫含量，提高至90%。

2.根據權利要求1所述的一種提高鋰硫電池正極硫含量的隔膜，其特征在于，所述的其它碳材料包括石墨、碳納米管或石墨烯。

3.權利要求1或2所述的隔膜的制備方法，其特征在于以下步驟：

第一步，制備碳材料涂覆的隔膜

將涂覆材料與粘結劑按照質量比7:3~8:2溶于N-甲基吡咯烷酮中混合均勻制得漿料；將漿料涂覆在商用聚丙烯隔膜上，50~60℃真空干燥12~24h，用壓片機沖壓成圓片，得到碳材料涂覆的隔膜；

第二步，制備具備致密膜的隔膜，即SEI膜

將第一步制備得到的碳材料涂覆的隔膜與鋰片組成紐扣電池，涂覆碳層做為正極，鋰片為負極；紐扣電池中的電解質選用含有1M六氟磷酸鋰的碳酸亞乙酯和碳酸二乙酯的混合溶劑；組裝的紐扣電池在0.3~1.5V的電壓區間內充放電1~5次，在涂覆的碳層上形成固態電解質膜SEI。

4.根據權利要求3的制備方法，其特征在于，所述的電解質中的碳酸亞乙酯和碳酸二乙酯的體積比為1:1。

5.權利要求1或2所述的提高鋰硫電池正極硫含量的隔膜應用組裝鋰硫電池，其特征在于，所述的鋰硫電池以硫含量為90%的碳納米管/硫復合材料電極為正極；以鋰片為負極；電解質選用體積比為1:1的1,3-二氧戊環和乙二醇二甲醚的混合溶劑，1,3-二氧戊環中含有1M雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰和 0.2M的硝酸鋰；以提高鋰硫電池正極硫含量的隔膜作為鋰硫電池的隔膜，隔膜上致密層的一面朝向鋰負極。