[發明專利]隔膜和包含其的鋰硫電池

在審

• 申請號: 201880070722.0
• 申請日: 2018-10-11
• 公開（公告）號: CN111316470A
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發明（設計）人: 宋知恩;梁斗景;梁勝普
• 申請（專利權）人: 株式會社LG化學
• 主分類號: H01M2/16
• 分類號: H01M2/16;H01M10/052
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 王海川;陳海濤

本發明涉及一種隔膜，其中多孔基材的至少一面涂布有包含氧官能團的碳納米管和鋰離子傳導性聚合物，從而能夠解決由在鋰硫電池中產生的多硫化鋰引起的問題；和包含所述隔膜的鋰硫電池。

技術領域

本申請要求于2017年11月8日向韓國知識產權局提交的韓國專利申請第10-2017-0147760號的優先權和權益，其全部內容通過引用并入本文中。

本發明涉及一種能夠解決由多硫化鋰引起的問題的隔膜以及包含其的鋰硫電池。

背景技術

隨著電子產品、電子裝置、通信裝置等近來迅速變得更小和更輕，并且因環境問題而對電動車輛的需求日益凸顯，對于提高用作這些產品的電源的二次電池的性能的需求大大增加。其中，鋰二次電池由于其高能量密度和高標準電極電位而作為高性能電池受到了相當大的關注。

特別是，鋰硫(Li-S)電池為使用具有硫-硫(S-S)鍵的含硫材料作為正極活性材料并使用鋰金屬作為負極活性材料的二次電池。作為正極活性材料的主要原料的硫具有資源非常豐富、無毒性和原子量低的優點。此外，鋰硫電池具有1675mAh/g-硫的理論放電容量和2600Wh/kg的理論能量密度，這與目前研究的其他電池系統(Ni-MH電池：450Wh/kg，Li-FeS電池：480Wh/kg，Li-MnO₂電池：1000Wh/kg，Na-S電池：800Wh/kg)的理論能量密度相比是非常高的，因此是迄今為止已開發的電池中最有前景的電池。

在鋰硫電池的放電反應期間，在負極(陽極)中發生鋰的氧化反應，并在正極(陰極)中發生硫的還原反應。所述鋰硫電池在放電期間產生多硫化鋰(Li₂S_x，x＝2至8)，并且所述多硫化鋰溶解在電解質中并擴散到負極，引起各種副反應，并且也降低了參與電化學反應的硫的容量。此外，所述多硫化鋰在充電過程中引起穿梭反應，導致顯著降低充放電效率。

為了解決這些問題，已經提出了添加具有硫吸附性質的添加劑的方法，然而，新出現了劣化問題，產生另外的電池副反應。鑒于上述情況，為了延遲正極活性材料即硫的外流，已經提出了添加金屬硫屬元素化物、氧化鋁等或用氧化碳酸鹽等涂布表面的方法，然而，這些方法要么在處理期間會存在硫流失要么方法復雜，并且還限制要引入的活性材料即硫的量(即負載量)。

因此，對于鋰硫電池的商業化來說，多硫化鋰問題是一個優先問題。

[現有技術文獻]

(專利文獻1)韓國專利公開第2017-0003604號(2017.01.09)，“用于鋰硫電池的雙功能隔膜”

(專利文獻2)韓國專利公開第2016-0137486號(2016.11.30)，“設置有多孔涂層的隔膜和設置有所述隔膜的電化學裝置”

發明內容

[技術問題]

為了解決在鋰硫電池的正極側發生的多硫化鋰問題，本發明的發明人已經確認了，當將使用了包含氧官能團的碳納米管和鋰離子傳導性聚合物的新結構應用于與其相鄰的隔膜中時，所述問題得以解決，并且可以提高鋰硫電池的電池性能，由此完成了本發明。

因此，本發明的一個方面提供一種能夠解決由多硫化鋰引起的問題的用于鋰硫電池的隔膜。

本發明的另一方面提供一種通過設置有所述隔膜而具有提高的電池性能的鋰硫電池。

[技術方案]

根據本發明的一個方面，提供一種用于鋰硫電池的隔膜，其包含：多孔基材；和形成至少一面的涂層在其至少一個表面的涂層，其中所述涂層含有包含氧官能團的碳納米管和鋰離子傳導性聚合物。

在此，所述氧官能團為選自由羧基、羥基、醚基、酯基、醛基、羰基和酰胺基構成的組中的任一種以上。