[發明專利]一種鋰硫電池的功能性復合夾層、其制備和應用

有效

• 申請號: 202010419692.9
• 申請日: 2020-05-18
• 公開（公告）號: CN111554856B
• 公開（公告）日: 2021-08-10
• 發明（設計）人: 解孝林;游娜;葉昀昇;周興平
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H01M50/40
• 分類號: H01M50/40;H01M50/409;H01M50/446;H01M10/052
• 代理公司: 武漢華之喻知識產權代理有限公司 42267
• 代理人: 曹葆青;廖盈春

1.一種鋰硫電池的功能性復合夾層，其特征在于，該功能性復合夾層設置于鋰硫電池陰極表面或鋰硫電池非極性隔膜的陰極側的表面；

該復合夾層為多層復合結構，該多層復合結構中包括交替層疊設置的帶正電荷的多孔納米材料和帶負電荷的多孔納米材料；所述復合夾層的總厚度為5-30μm；所述多層復合結構中多孔納米材料的總層數為10-15層；

所述帶正電荷的多孔納米材料為氨基介孔二氧化硅納米球、苯氨基多孔碳、納米氮化硼或納米聚丙烯腈；

所述帶負電荷的多孔納米材料為磺酸基介孔二氧化硅納米球、磺酸基介孔碳、羧基二氧化硅納米球；

所述功能性復合夾層通過如下方法獲得：將帶負電荷的多孔納米復合材料漿料和帶正電荷的多孔納米復合材料漿料采用層層涂覆技術，交替涂覆沉積在鋰硫電池的陰極表面或非極性隔膜陰極側的表面，干燥后獲得；

該功能性復合夾層用于抑制鋰硫電池充放電過程中陰極產生的多硫化物向陽極的擴散，提升鋰硫電池的綜合性能。

2.如權利要求1所述的功能性復合夾層，其特征在于，所述多層復合結構中，帶正電荷的多孔納米材料和帶負電荷的多孔納米材料對應的層與層之間還設置有支撐層。

3.如權利要求2所述的功能性復合夾層，其特征在于，所述支撐層材料為氧化石墨烯層，所述支撐層的厚度為1-10nm。

4.如權利要求1至3任一項所述的功能性復合夾層的制備方法，其特征在于，將帶負電荷的多孔納米復合材料漿料和帶正電荷的多孔納米復合材料漿料采用層層涂覆技術，交替涂覆沉積在鋰硫電池的陰極表面或非極性隔膜陰極側的表面，干燥后得到所述鋰硫電池的功能性復合夾層；

其中，所述帶負電荷的多孔納米復合材料漿料為帶負電荷的多孔納米材料與黏合劑混合后分散在溶劑中得到的漿料；所述帶正電荷的多孔納米復合材料漿料為帶正電荷的多孔納米材料與黏合劑混合后分散在溶劑中得到的漿料。

5.如權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述帶負電荷的多孔納米復合材料漿料中帶負電荷的多孔納米材料和黏合劑的質量比為5/1-2/1，所述帶正電荷的多孔納米復合材料漿料中帶正電荷的多孔納米材料和黏合劑的質量比為5/1-2/1。

6.如權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述黏合劑為聚偏氟乙烯粉末；所述溶劑為乙醇和/或甲醇。

7.如權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述多層復合結構中，帶正電荷的多孔納米材料和帶負電荷的多孔納米材料對應的層與層之間還設置有支撐層，該功能性復合夾層的制備方法包括如下步驟：

將所述將帶負電荷的多孔納米復合材料漿料、支撐層漿料和帶正電荷的多孔納米復合材料漿料采用層層涂覆技術，依次涂覆、并按照該順序重復多次涂覆沉積在鋰硫電池的陰極表面或非極性隔膜陰極側的表面，干燥后得到所述鋰硫電池的功能性復合夾層；

其中，所述帶負電荷的多孔納米復合材料漿料為帶負電荷的多孔納米材料與黏合劑混合后分散在溶劑中得到的漿料；所述支撐層漿料為支撐層材料分散中溶劑中得到的漿料；所述帶正電荷的多孔納米復合材料漿料為帶正電荷的多孔納米材料與黏合劑混合后分散在溶劑中得到的漿料。

8.如權利要求1至3任一項所述的功能性復合夾層的應用，其特征在于，用作鋰硫電池的功能性復合夾層。