[發(fā)明專利]一種聚吡咯量子點及鈉硫電池隔膜的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910579342.6
• 申請日: 2019-06-28
• 公開（公告）號: CN110305321B
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發(fā)明（設計）人: 劉賓虹;李洲鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學
• 主分類號: C08G73/06
• 分類號: C08G73/06;H01M2/14;H01M2/16;H01M4/04;H01M4/139;H01M4/36;H01M4/38;H01M4/62;H01M10/05;H01M10/42
• 代理公司: 杭州中成專利事務所有限公司 33212
• 代理人: 周世駿

1.一種聚吡咯量子點的制備方法，其特征在于，包括下述步驟：

取50mL的二甲基亞砜溶解0.15～0.9g吡咯，超聲振動分散5分鐘，得到吡咯溶液；取40mL DMSO溶解0.2～2g Fe(NO₃)₃，再加入2g十二烷基苯磺酸鈉，超聲振動分散5分鐘后得到含硝酸鐵的混合溶液；將吡咯溶液和混合溶液一并加入溶劑熱反應釜中，攪拌均勻；在180℃下進行溶劑熱反應0.5～5h，冷卻至室溫，得到含有聚吡咯量子點的DMSO溶液。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將含有聚吡咯量子點的DMSO溶液滴入裝有液氮的杜瓦瓶進行閃凍；再經(jīng)冷凍干燥，得到含有聚吡咯量子點的粉末。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述超聲振動的頻率為40kHz。

4.一種聚吡咯量子點修飾的樹枝形微孔PBO隔膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)取70mL二甲基亞砜，加入5g PBO樹脂加熱至80℃攪拌溶解；然后加入權(quán)利要求1所述方法制得的含有聚吡咯量子點的DMSO溶液或權(quán)利要求2所述方法制得的粉末，控制加入量使聚吡咯量子點的加入量為0.05～0.3g；以40kHz頻率超聲振動分散30分鐘，得到制膜原液；

(2)將制膜原液倒在制膜石英玻璃板上，用100～500μm規(guī)格的涂布器推平后，放入裝有液氮的杜瓦瓶進行閃凍；經(jīng)60秒充分固化后，涂膜與石英玻璃自動分離；取出置于冷凍干燥器內(nèi)干燥12h，得到聚吡咯量子點修飾的樹枝形微孔PBO隔膜。

5.一種聚硫化鈉處理的鈉硫電池隔膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)在氬氣保護的手套箱內(nèi)，向含四氫呋喃的反應釜中加入0.05mol硫化鈉和0.30mol單質(zhì)硫，在80℃下攪拌反應2h，過濾后得到聚硫化鈉溶液；

(2)在氬氣保護手套箱內(nèi)，取1g權(quán)利要求4所述方法制得的聚吡咯量子點修飾的樹枝形微孔PBO隔膜，加入到50mL步驟(1)中制得的聚硫化鈉溶液中，在50℃下浸漬12h，經(jīng)過THF洗滌、干燥得到聚硫化鈉處理的鈉硫電池隔膜。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述方法，其特征在于，所述的反應釜是316不銹鋼材質(zhì)的反應釜，其容積為100mL；反應釜內(nèi)加入了攪拌子，并置于溫控電磁攪拌器上。

7.一種低溫鈉硫電池，包括隔膜、正極、負極和電解液；其特征在于，所述隔膜是根據(jù)權(quán)利要求5所述方法中制得的經(jīng)聚硫化鈉處理的聚吡咯量子點摻雜的樹枝形微孔PBO隔膜；正極和負極分別設置在隔膜兩側(cè)形成三明治結(jié)構(gòu)，并使正極和負極的電極材料側(cè)朝向隔膜，電解液內(nèi)置在三明治結(jié)構(gòu)中；

所述電解液中：以Na[(CF₃SO₂)₂N]為溶質(zhì)，每升電解液中含一摩爾溶質(zhì)；以二氧戊環(huán)和乙二醇甲醚的混合物為溶劑，二氧戊環(huán)和乙二醇甲醚的體積比為1：1。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的低溫鈉硫電池，其特征在于，所述負極采用金屬鈉片。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的低溫鈉硫電池，其特征在于，所述正極根據(jù)下述方法制備獲得：按質(zhì)量比90∶5∶5取正極材料、乙炔黑和PBO樹脂粉末研磨混合均勻后，加入作為分散劑的N-甲基吡咯烷酮調(diào)制成糊狀，涂敷到鋁膜上陰干；然后在100℃和100Kg· cm^-2的壓力下壓制成型，即得到正極；

所述正極材料的制備方法為：按質(zhì)量比9∶1取單質(zhì)硫與大孔碳材料，研磨混合后置于316不銹鋼材質(zhì)的反應器內(nèi)；將反應器抽真空后加熱至155℃，反應5小時后，即制得正極材料。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的低溫鈉硫電池，其特征在于，所述大孔碳材料的制備方法為：稱市販納米碳酸鈣和可溶性淀粉各10g，加入至200mL去離子水中，球磨混合2h使淀粉溶解并與碳酸鈣分散均勻；噴霧干燥得到前驅(qū)體，在氮氣氛保護下升溫至900℃，恒溫煅燒6小時后，冷卻至室溫；利用鹽酸與煅燒產(chǎn)物反應后，用稀鹽酸清洗除去氧化鈣，再用去離子水漂洗干燥，得到大孔碳材料。