[發(fā)明專利]一種基于多層芳綸納米纖維的鋰硫電池隔膜的制備方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 202010067808.7 | 申請日： | 2020-01-20 |
| 公開（公告）號： | CN111244366B | 公開（公告）日： | 2022-08-09 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 王明強(qiáng);黃玉東;劉麗;王春艷 | 申請（專利權(quán)）人： | 哈爾濱工業(yè)大學(xué) |
| 主分類號： | H01M50/403 | 分類號： | H01M50/403;H01M50/494;H01M50/44;H01M50/491;H01M50/414;H01M10/052 |
| 代理公司： | 哈爾濱龍科專利代理有限公司 23206 | 代理人： | 高媛 |
| 地址： | 150001 黑龍*** | 國省代碼： | 黑龍江;23 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 基于 多層 納米 纖維 電池 隔膜 制備 方法 | ||
一種基于多層芳綸納米纖維的鋰硫電池隔膜的制備方法，屬于隔膜制備技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的目的是為了解決目前鋰硫電池穿梭現(xiàn)象嚴(yán)重，鋰枝晶的生長對電池存在安全隱患等問題，所述方法為：將芳綸纖維加入到密封的二甲基亞砜絲口瓶中，加入氫氧化鉀，在室溫的條件下，磁力攪拌反應(yīng)2周；將芳綸納米纖維溶液，滴加在長方形玻璃片上，旋轉(zhuǎn)30s，同時(shí)浸潤到去離子水中，待完全去除二甲基亞砜后，烘箱烘干，然后將隔膜浸泡在0.1wt％的PDDA溶液當(dāng)中30s，取出后用沖洗多余的PDDA溶液，再用烘箱烘干，依次重復(fù)上述懸涂?浸泡?懸涂的操作即可。本發(fā)明制備的隔膜具有超強(qiáng)的力學(xué)性能(拉伸強(qiáng)度165MPa，拉伸模量：9.2GPa)可以有效抑制枝晶的生長，保證電池的安全使用。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于隔膜制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于多層芳綸納米纖維的鋰硫電池隔膜的制備方法。
背景技術(shù)
鋰離子電池被廣泛應(yīng)用在人們?nèi)粘Ｉ铑I(lǐng)域。隨著社會發(fā)展，傳統(tǒng)鋰離子電池已經(jīng)遠(yuǎn)不能滿足人們對能源存儲的需求。鋰硫電池(Li-S)由于高的理論比容量和能量密度，以及硫的低成本和環(huán)境友好等優(yōu)勢被視為最有應(yīng)用前景的高容量存儲體系之一。然而，Li-S電池的商業(yè)化應(yīng)用仍存在一些技術(shù)挑戰(zhàn)，如固體硫化物的絕緣性，可溶性長鏈多硫化物的穿梭效應(yīng)以及充放電期間硫的體積變化大等。這些問題通常導(dǎo)致硫的利用率低，循環(huán)壽命差，甚至一系列安全問題。如何大幅提高Li-S電池的實(shí)際能量密度和循環(huán)穩(wěn)定性已成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)之一。
在使用過程中，聚硫化物(LPS，Li2SX，4≤x≤8)的擴(kuò)散與穿梭是目前存在的最大問題。聚硫化物的穿梭使得鋰硫電池的循環(huán)壽命大幅度縮短，并導(dǎo)致電池的自放電現(xiàn)象發(fā)生。另外，聚硫化物擴(kuò)散到鋰電極表面后，會與鋰電極表面發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致電池的阻抗顯著增加，從而導(dǎo)致能量損失，因此，目前大量的研究工作集中在如何解決鋰硫電池聚硫化物的穿梭問題。隔膜是電池的重要組成之一，其作用是導(dǎo)通離子傳輸并防止電池短路。商業(yè)化PP隔膜，由于其孔徑較大，多硫化物能夠較容易地通過，因而不能有效地抑制多硫化物的擴(kuò)散和穿梭。因此制備出可以“離子選擇”的隔膜材料是目前解決該問題的最有效的方法與途徑，既允許鋰離子通過保證電池正常的使用，同時(shí)阻礙聚硫化物的穿梭，阻止其對電池影響。與此同時(shí)，在電池的使用過程中，鋰枝晶的生長同樣需要引起注意，這主要是由于枝晶會刺破電池的隔膜，使電池發(fā)生短路，同樣會帶來一些安全隱患問題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決目前鋰硫電池穿梭現(xiàn)象嚴(yán)重，鋰枝晶的生長對電池存在安全隱患等問題，提供一種基于多層芳綸納米纖維高效抑制聚硫化物穿梭的鋰硫電池隔膜的制備方法。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下：
一種基于多層芳綸納米纖維的鋰硫電池隔膜的制備方法，所述方法為：
步驟一：芳綸納米纖維溶液的制備：
將芳綸纖維加入到密封的二甲基亞砜絲口瓶中，加入氫氧化鉀，在室溫的條件下，磁力攪拌反應(yīng)2周，直到芳綸纖維全部溶解，溶液為深紅色，即完成芳綸納米纖維溶液的制備；
步驟二：多層芳綸納米纖維隔膜的制備：
將步驟一得到的芳綸納米纖維溶液，滴加在長方形玻璃片上，將長方形玻璃片以1500r/min的速度旋轉(zhuǎn)30s，同時(shí)將長方形玻璃片浸潤到去離子水中，放置1天，同時(shí)不斷更換去離子水，直至把溶液中二甲基亞砜完全去除，待完全去除后，烘箱烘干，然后將隔膜浸泡在0.1wt％的PDDA溶液當(dāng)中30s，取出后用去離子水沖洗表面多余的PDDA溶液，并再用烘箱烘干，依次重復(fù)上述懸涂-浸泡-懸涂的操作，即制備得到5層的隔膜。
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