[發明專利]鋰硫電池用金屬氮化物-金屬氧化物異質結修飾隔膜的制備方法及包含該隔膜的鋰硫電池

在審

• 申請號: 201910345669.7
• 申請日: 2019-04-26
• 公開（公告）號: CN111864156A
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 曹朝霞;李昊翰;賈敬毅;王宇賀;宋高航;楊明國
• 申請（專利權）人: 河南師范大學
• 主分類號: H01M2/14
• 分類號: H01M2/14;H01M2/16;H01M10/052
• 代理公司: 新鄉市平原智匯知識產權代理事務所(普通合伙) 41139
• 代理人: 路寬

1.鋰硫電池用金屬氮化物-金屬氧化物異質結修飾隔膜的制備方法，其特征在于具體步驟為：

步驟S1：溶膠凝膠制備異質結材料，將檸檬酸、五氯化鈮和尿素分散于乙醇中，于60℃加熱充分攪拌直至形成溶膠狀，再置于鼓風干燥箱中于100℃干燥12-24h，然后取出溶膠于剛玉舟中，置于氣氛爐中在惰性氣氛下升溫至800-1000℃保溫1-4h，自然冷卻得到異質結材料，該異質結材料由共生的強吸附性相氧化鈮-強導電性相氮化鈮組成；

步驟S2：金屬氮化物-金屬氧化物異質結修飾隔膜的制備，將步驟S1得到的異質結修飾隔膜、導電材料和粘結劑按質量比8:1:1分散在有機溶劑中，攪拌2h后真空抽濾在隔膜上，保持無機顆粒在隔膜上的面載量為0.1-0.3mg/cm²，再于60℃真空干燥12h得到異質結修飾隔膜。

2.根據權利要求1所述的鋰硫電池用金屬氮化物-金屬氧化物異質結修飾隔膜的制備方法，其特征在于：步驟S1中所述檸檬酸與五氯化鈮的投料摩爾比為0.5:1-3:1，所述五氯化鈮與尿素的投料摩爾比為1:6-1:12。

3.根據權利要求1所述的鋰硫電池用金屬氮化物-金屬氧化物異質結修飾隔膜的制備方法，其特征在于：步驟S1中所述氣氛爐的升溫燒結溫度為900℃，升溫速率為1-5℃/min。

4.根據權利要求1所述的鋰硫電池用金屬氮化物-金屬氧化物異質結修飾隔膜的制備方法，其特征在于：步驟S2中所述隔膜為玻璃纖維、聚乙烯膜、聚丙烯膜或聚乙烯/聚丙烯復合膜。

5.根據權利要求1所述的鋰硫電池用金屬氮化物-金屬氧化物異質結修飾隔膜的制備方法，其特征在于：步驟S2中所述有機溶劑為乙醇、乙二醇、NMP、DMF或丙酮的任意一種。

6.根據權利要求1所述的鋰硫電池用金屬氮化物-金屬氧化物異質結修飾隔膜的制備方法，其特征在于：步驟S2中所述導電材料為碳納米管；所述粘結劑為聚偏氟乙烯、海藻酸鈉或羧甲基纖維素中的任意一種。

7.一種鋰硫電池，包括正極、負極、電解液和隔膜，其特征在于：所述隔膜采用權利要求1-6中任意一項所述的方法制得的金屬氮化物-金屬氧化物異質結修飾隔膜。

8.根據權利要求7所述的鋰硫電池，其特征在于：所述負極為金屬鋰，電解液為濃度為1mol/L的雙(三氟甲烷磺酰)亞胺鋰LiTFSI的溶液，溶劑為二氧五環DOL與乙二醇二甲醚DME按照1:2的體積比配制而成的混合溶劑，隔膜為異質結修飾聚乙烯/聚丙烯復合膜或異質結修飾聚乙烯多孔膜。