[發(fā)明專利]一種聚酰亞胺樹脂復(fù)合碳納米管夾層的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010370594.0
• 申請(qǐng)日: 2020-05-06
• 公開（公告）號(hào): CN111440441B
• 公開（公告）日: 2021-11-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳澤祥;周智雨;王艷;張繼君;呂慧芳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): C08L79/08
• 分類號(hào): C08L79/08;C08K3/04;C08K7/06;H01M4/62;H01M10/052
• 代理公司: 成都弘毅天承知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51230
• 代理人: 白小明

本發(fā)明公開了一種聚酰亞胺樹脂復(fù)合碳納米管夾層的制備方法，本發(fā)明屬于儲(chǔ)能裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及聚酰亞胺樹脂復(fù)合碳納米管夾層制備技術(shù)領(lǐng)域，以解決鋰硫電池夾層制備工藝復(fù)雜，吸附多硫化鋰效果不明顯和活性物質(zhì)利用率低等問題，包括如下步驟：(1)溶解聚酰亞胺樹脂粉末并于導(dǎo)電碳納米管充分混合；(2)處理不銹鋼基底；(3)將混合好的漿料涂布在不銹鋼基底上；(4)利用固相析出分離析出法生成夾層薄膜；(5)去除夾層的水分；(6)壓片處理后得夾層。構(gòu)筑了良導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，具有強(qiáng)效吸附多硫化鋰，抑制穿梭效應(yīng)保護(hù)鋰金屬負(fù)極的效果，制備的鋰硫電池夾層質(zhì)量輕，沒有明顯降低整體器件的能量密度，在硫負(fù)載量大的情況下工作情況仍然良好。

技術(shù)領(lǐng)域

一種聚酰亞胺樹脂復(fù)合碳納米管夾層的制備方法，用于制備應(yīng)用于鋰硫電池的聚酰亞胺樹脂復(fù)合碳納米管夾層，本發(fā)明屬于儲(chǔ)能裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及聚酰亞胺樹脂復(fù)合碳納米管夾層制備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著社會(huì)發(fā)展和人口急劇增長(zhǎng)，人們對(duì)能源方面的需求與日俱增。隨著化石能源的不斷枯竭，人類必須開發(fā)利用其他能源以確保未來的生存和發(fā)展，于是眾多儲(chǔ)能設(shè)備被不斷開發(fā)出來以滿足各行業(yè)的需要。近三四十年以來，鋰電池由于其自身多種優(yōu)點(diǎn)被全世界范圍內(nèi)廣泛使用，占據(jù)著電池領(lǐng)域的主導(dǎo)地位，但鋰離子電池材料越來越接近其理論容量，材料的成本也居高不下，因此尋找和開發(fā)新型的高效儲(chǔ)能裝置迫在眉睫。

鋰硫電池是一種極高容量高能量密度的新型儲(chǔ)能裝置，最早于19世紀(jì)60年代被首次開發(fā)，其商業(yè)化是目前的研究熱點(diǎn)。鋰硫電池的負(fù)極是鋰金屬，正極活性物質(zhì)是硫，它們分別具有3860mAh/g和1672mAh/g的理論容量，而目前鋰離子電池商業(yè)上應(yīng)用廣泛的鈷酸鋰材料理論容量?jī)H為274mAh/g。容量上的優(yōu)勢(shì)，加之材料方面具有來源廣泛，低成本和環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，使得鋰硫電池成為鋰離子電池之后的下一代高效儲(chǔ)能裝置最有潛力的候選之一。鋰硫電池是基于鋰金屬(負(fù)極)的電鍍和剝離，以及硫(正極)的化學(xué)轉(zhuǎn)化來進(jìn)行工作的。在鋰硫電池放電過程中，負(fù)極的鋰金屬失去電子轉(zhuǎn)變?yōu)殇囯x子，正極的硫得到電子并結(jié)合鋰離子，根據(jù)放電程度的不同生成多種復(fù)雜的可溶性中間產(chǎn)物—多硫化鋰(Li2Sx,其中2≤x≤8)和最終產(chǎn)物硫化鋰Li2S，充電過程則為其逆反應(yīng)。雖然鋰硫電池具有很大的前景和價(jià)值，但目前阻礙鋰硫電池實(shí)際應(yīng)用的主要原因是電池在充放電循環(huán)過程中存在著容量衰減迅速，實(shí)際放電容量低等問題。盡管經(jīng)過了幾十年的研究，這些問題依然沒有完全攻破，目前具有實(shí)用意義的鋰硫電池只有大約200次的循環(huán)壽命，遠(yuǎn)不足商用鋰離子電池，這大大阻礙了鋰硫電池商業(yè)化的進(jìn)程。

近些年來，不斷有研究者對(duì)鋰硫電池進(jìn)行改良和優(yōu)化，試圖提高電極活性材料的導(dǎo)電性，減少可溶性的充放電中間產(chǎn)物溶解和擴(kuò)散，抑制穿梭效應(yīng)等等，有效地提高了鋰硫電池的放電容量和延長(zhǎng)循環(huán)壽命。在眾多改善鋰硫電池的方法中，使用合適的中間夾層是一種十分有效的方式。夾層可作為鋰硫電池單獨(dú)的部件，通常被用于吸收硫正極在充放電過程中產(chǎn)生的多硫化鋰，避免溶解性的多硫化鋰擴(kuò)散到鋰金屬負(fù)極從而抑制了穿梭效應(yīng)，同時(shí)夾層也可作為上層集流體，提高硫活性物質(zhì)的利用率，從而提高實(shí)際放電容量。合適的夾層材料應(yīng)該具有以下特性：

導(dǎo)電性良好。良好的導(dǎo)電性是夾層作為上層集流體和有效再利用多硫化鋰的基礎(chǔ)；

質(zhì)量輕。在原來的電池配置中引入夾層會(huì)不可避免地在一定程度上降器件的能量密度，因此需要質(zhì)量輕的材料作為制備夾層的原料。

對(duì)硫的放電產(chǎn)物L(fēng)i2Sx(2≤x≤8)或Li2S具有一定的吸附性以“捕捉”溶解和擴(kuò)散在電解液中的多硫化鋰。