[發(fā)明專利]自支撐膜及其制備方法和鋰硫電池

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810084189.5
• 申請(qǐng)日: 2018-01-29
• 公開（公告）號(hào): CN108321397B
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 左朋建;何夢(mèng)雪;李素麗;高云智;徐延銘;李俊義
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 珠海冠宇電池股份有限公司
• 主分類號(hào): H01M4/66
• 分類號(hào): H01M4/66;H01M4/58;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 廣東朗乾律師事務(wù)所 44291
• 代理人: 楊煥軍

自支撐膜及其制備方法和鋰硫電池，該自支撐膜按以下步驟制得：將鉬酸銨溶解于溶劑中，得到濃度為0.1～0.2mol/L的溶液，然后將碳源分散到上述溶液中，分散均勻后逐滴加入醇溶劑，使鉬酸銨析出，將鉬酸銨析出后的溶液再次分散均勻，得到前驅(qū)體材料；將前驅(qū)體材料抽濾成膜；將得到的膜在保護(hù)氣中高溫?zé)峤猓玫奖砻嫔L(zhǎng)有催化劑的薄膜；干燥后得到自支撐膜。本發(fā)明能夠加快多硫化鋰的轉(zhuǎn)化速率，減少多硫化鋰在電解液中的積累，配合多硫化鋰活性物質(zhì)使用，有利于提高鋰硫電池的庫(kù)倫效率與循環(huán)穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋰硫電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種自支撐膜及其制備方法，和包括該自支撐膜的鋰硫電池。

背景技術(shù)

電子信息技術(shù)的高速發(fā)展促進(jìn)著儲(chǔ)能設(shè)備的進(jìn)一步提升，對(duì)長(zhǎng)續(xù)航高比能電池的需求更加迫切。目前商業(yè)化的鋰離子電池主要以鋰離子的嵌入脫出反應(yīng)為主，質(zhì)量比能量較低，使得鋰離子電池的能量密度難以達(dá)到某些高儲(chǔ)能設(shè)備的要求。硫具有較高的理論比容量(1675mAh/g)，并且價(jià)格低廉，與金屬鋰負(fù)極配合使用可獲得2600Wh/kg的能量密度，體積能量密度高達(dá)3467Ah/L，因此鋰硫電池成為極具潛力的下一代高比能電池。

但是鋰硫電池在使用過程中也存在諸多問題，例如硫正極的中間產(chǎn)物多硫化鋰會(huì)溶于電解液并在正負(fù)極之間傳遞，造成“穿梭效應(yīng)”，導(dǎo)致充電效率低且容量衰減迅速。同時(shí)，硫正極的電子絕緣性及較慢的電子轉(zhuǎn)移過程，也導(dǎo)致了電池的活性物質(zhì)載量偏低及高倍率性能不佳的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種可加速多硫化鋰轉(zhuǎn)化的自支撐膜及其制備方法，以及使用該自支撐膜的鋰硫電池，以提高鋰硫電池的電化學(xué)性能。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取如下的技術(shù)解決方案：

自支撐膜的制備方法，包括以下步驟：

將鉬酸銨溶解于溶劑中，得到濃度為0.1～0.2mol/L的溶液，然后將碳源分散到上述溶液中，分散均勻后逐滴加入醇類溶劑，使鉬酸銨析出，將鉬酸銨析出后的溶液再次分散均勻，得到前驅(qū)體材料；

將前驅(qū)體材料抽濾成膜；

將得到的膜在保護(hù)氣中高溫?zé)峤猓玫奖砻嫔L(zhǎng)有催化劑的薄膜；

干燥后得到自支撐膜。

更具體的，所述碳源與鉬酸銨的質(zhì)量比為4～6:1。

更具體的，所述碳源為碳納米管、氧化石墨、碳纖維中的一種或多種。

更具體的，所述保護(hù)氣為氮?dú)狻鍤狻⒑庵械囊环N或?yàn)闅錃寤旌蠚怏w。

更具體的，高溫?zé)峤獾臏囟葹?00～1000℃，時(shí)間為2～5小時(shí)。

一種自支撐膜，采用前述自支撐膜的制備方法制得。

更具體的，所述自支撐膜以碳材料為主體支撐材料，主體支撐材料表面具有作為催化劑的碳化鉬，碳材料和碳化鉬的質(zhì)量比為7～9:1～3。

鋰硫電池，以前述自支撐膜作為正極集流體，以鋰片作為負(fù)極，采用濃度為0.5～1.5M的含多硫化鋰的DOL/DME＝1:1溶液作為正極活性物質(zhì)，在正極集流體滴加正極活性物質(zhì)溶液后，再加入電解液。

更具體的，所述多硫化鋰為L(zhǎng)i₂S₈或者Li₂S₆。

更具體的，所述電解液為1M LiTFSI和0.1M LiNO₃的DOL/DME＝1:1溶液。