[發明專利]鋰硫電池復合涂層隔膜及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201910208566.6
• 申請日: 2019-03-19
• 公開（公告）號: CN111725467A
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發明（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: 天津創智天誠知識產權代理事務所(普通合伙) 12214
• 代理人: 李蕊

本發明公開了一種鋰硫電池復合涂層隔膜及其制備方法和應用，制備方法包括以下步驟：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，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，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，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。本發明的制備方法采用水和乙醇作為溶劑，既降低成本又環保，使得隔膜具有截硫導鋰的特殊功效，在此基礎上涂覆氧化鋁無機涂層提高了電池隔膜的耐溫性及拉伸強度。

技術領域

本發明屬于鋰硫電池技術領域，具體來說涉及一種鋰硫電池復合涂層隔膜及其制備方法和應用。

背景技術

新能源汽車是應變全球能源變革和綠色轉型發展的戰略性新興產業，是新一輪科技革命和產業變革的重要方向。開發具有高比能、低成本、長壽命、高安全的動力電池已成為新能源汽車發展的瓶頸與關鍵。鋰硫電池具有高達2600Wh/kg的理論能量密度，被認為是當前最具有發展潛力和應用價值的車用動力電池體系之一。然而，受制于S正極的溶解穿梭、金屬Li負極的枝晶生長和醚類電解液的低閃點等問題，鋰硫電池仍面臨高安全、長壽命與高比能難以協同的挑戰，嚴重制約了鋰硫電池的商業化過程。

傳統的鋰電池隔膜多采用微孔聚乙烯或聚丙烯膜，然而由于鋰硫電池充放電所產生的鋰硫聚合物能夠通過該類型隔膜，對電池的循環性和庫倫效率產生影響，因此，開發具有截硫導鋰功能性隔膜成為促進鋰硫電池發展的重要方面之一。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種鋰硫電池復合涂層隔膜的制備方法。

本發明的另一目的是獲得上述制備方法獲得的鋰硫電池復合涂層隔膜，該鋰硫電池復合涂層隔膜解決傳統電池隔膜無法抑制穿梭效應的缺陷(鋰硫電池循環效率低和安全性能差)，提高了電池隔膜的耐高溫性及拉伸強度。

本發明的另一目的是提供上述鋰硫電池復合涂層隔膜在提高拉伸強度中的應用。

本發明的另一目的是提供上述鋰硫電池復合涂層隔膜在提高耐溫性中的應用。

本發明的另一目的是提供上述鋰硫電池復合涂層隔膜在截硫導鋰中的應用。

本發明的目的是通過下述技術方案予以實現的。

一種鋰硫電池復合涂層隔膜的制備方法，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、磺化聚醚砜和聚甲基丙烯酸甲酯中的一種或多種；

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。

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；

在所述步驟3)中，所述第一涂覆膜的厚度為0.5～4μm，優選為1μm。