[發(fā)明專利]鋰硫電池復合涂層隔膜及其制備方法和應用

在審

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• 申請日: 2019-03-19
• 公開（公告）號: CN111725467A
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發(fā)明（設計）人: 袁海朝;徐鋒;蘇柳;蘇碧海;孫翠娟;郗騰
• 申請（專利權）人: 河北金力新能源科技股份有限公司
• 主分類號: H01M2/16
• 分類號: H01M2/16;H01M2/14;H01M10/052
• 代理公司: 天津創(chuàng)智天誠知識產權代理事務所(普通合伙) 12214
• 代理人: 李蕊

1.一種鋰硫電池復合涂層隔膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)將碳類導體和導鋰聚合物均勻混合，得到混合物A，將所述混合物A均勻分散在溶液B中，得到混合物C，其中，按質量份數計，所述碳類導體和導鋰聚合物的比為(1～3)：(2～9)，所述混合物C中混合物A的固含量為2～5％，所述溶液B為酒精和水的混合物，按體積份數計，所述溶液B中酒精和水的比為(1～2)：(2～3)，所述碳類導體為石墨類，所述導鋰聚合物為聚丙烯酸、磺化聚醚砜、聚甲基丙烯酸甲酯中的一種或多種；

2)在攪拌條件下，向所述混合物C中加入聚偏佛乙烯和聚氧化乙烯烷化醚，攪拌均勻，得到第一漿料，其中，所述聚偏佛乙烯為所述混合物A的3～5wt％，所述聚氧化乙烯烷化醚為所述混合物A的4.5～8wt％；

3)將所述第一漿料涂覆在基膜的正極側，在所述基膜上得到第一涂覆膜，其中，所述基膜為聚丙烯膜；

4)在所述第一涂覆膜上涂覆第二漿料，用于形成第二涂覆膜，烘干，得到鋰硫電池復合涂層隔膜，其中，所述第二漿料的獲得方法為：將氧化鋁粉與去離子水均勻混合，得到混合物D，再向所述混合物D中加入粘結劑、分散劑、造孔添加劑、羧甲基纖維素鈉和聚氧化乙烯烷化醚后均勻混合，得到所述第二漿料，所述混合物D中氧化鋁粉的固含量為20～60％，所述粘結劑為氧化鋁粉的2～5wt％，所述分散劑為氧化鋁粉的5～7wt％，所述造孔添加劑為氧化鋁粉的3～4wt％，所述羧甲基纖維素鈉為氧化鋁粉的5～10wt％，所述聚氧化乙烯烷化醚為氧化鋁粉的5～8wt％；所述粘結劑為聚丙烯酸酯類，所述分散劑為有機銨鹽類，所述造孔添加劑為聚乙二醇、氯化鋰、聚乙烯吡咯烷酮和硝酸鈉中的一種或多種。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，在所述步驟1)中，所述石墨類為石墨烯、天然石墨或人造石墨；

在所述步驟1)中，將所述混合物A與溶液B混合后在高速分散機中攪拌至少3個小時以實現將所述混合物A均勻分散在溶液B中。

3.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，在所述步驟3)中，所述第一涂覆膜的厚度為0.5～4μm，優(yōu)選為1μm。

4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，在所述步驟4)中，將氧化鋁粉與去離子水混合，在攪拌機攪拌2～3小時后導入砂磨機繼續(xù)砂磨4～5小時，得到所述混合物D；

在所述步驟4)中，所述第二涂覆膜的厚度為0.5～2μm。

5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，在所述步驟4)中，所述聚丙烯酸酯類為聚丙烯酸乙酯，所述有機銨鹽類為聚季銨鹽。

6.如權利要求1～5中任意一項所述制備方法獲得的鋰硫電池復合涂層隔膜。

7.如權利要求6所述鋰硫電池復合涂層隔膜在提高拉伸強度中的應用。

8.如權利要求6所述鋰硫電池復合涂層隔膜在提高耐溫性中的應用。

9.如權利要求6所述鋰硫電池復合涂層隔膜在截硫導鋰中的應用。

10.根據權利要求9所述的應用，其特征在于，用硫為正極，鋰片為負極，組裝成鋰硫電池，在0.5C的倍率下循環(huán)100圈后容量保持率為73～76％，鋰硫電池循環(huán)20圈后，平均庫倫效率為99.04～99.53％。