[發明專利]一種鋰硫電池中間層材料的制備方法及鋰硫電池

在審

• 申請號: 202011122910.9
• 申請日: 2020-10-20
• 公開（公告）號: CN112242590A
• 公開（公告）日: 2021-01-19
• 發明（設計）人: 張燕
• 申請（專利權）人: 廣州市豪越新能源設備有限公司
• 主分類號: H01M50/403
• 分類號: H01M50/403;H01M50/454;H01M10/052
• 代理公司: 東莞市中正知識產權事務所(普通合伙) 44231
• 代理人: 成偉

1.一種鋰硫電池中間層材料的制備方法，中間層材料包括黑磷、多孔石墨烯和氮摻雜的氧化鋅@多孔碳復合材料，其特征在于包括以下步驟：

（1）制備多孔氧化石墨烯：

將氧化石墨烯加入堿溶液中超聲分散，然后在80-100℃下回流處理；所獲得的樣品用無水乙醇和去離子水分別洗滌、過濾3次，然后將樣品干燥；

（2）黑磷/多孔氧化石墨烯復合材料的制備：

將黑磷納米片層與所述多孔氧化石墨烯在氬氣保護下機械球磨，得到前驅體，用無水乙醇和去離子水分別洗滌3次，即得，黑磷/多孔氧化石墨烯復合材料；

（3）氮摻雜氧化鋅@多孔碳/黑磷/多孔石墨烯復合材料的制備：

將黑磷/多孔氧化石墨烯復合材料分散在有機溶劑中，然后將苯并咪唑、硝酸鋅溶于上述有機溶劑中，再將2-甲基咪唑溶于溶液中，溶劑熱處理后過濾、冷凍干燥得到多孔前驅體，將前驅體在惰性保護氣氛下熱處理后冷卻。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（1）中堿溶液為氫氧化鈉、氫氧化鉀中一種以上，堿溶液的濃度為5~20M，優選10~20M；回流處理時間為10-48h。

3.根據權利要求1-2中任一項所述的制備方法，其特征在于，步驟（2）中機械球磨的時間為36-48h；所述的黑磷納米片層與多孔氧化石墨烯的質量比為(1-5):(1-10)，球磨機設定轉速為100-1500轉/分鐘。

4.根據權利要求1-2中任一項所述的制備方法，其特征在于，步驟（3）中有機溶劑為DMF，硝酸鋅的量為0.02-0.04g/mL，所述苯并咪唑的量為0.004-0.008g/mL，所述2-甲基咪唑與所述苯并咪唑的摩爾比例為(0-3):(1-3)。

5.根據權利要求1-2中任一項所述的制備方法，其特征在于，步驟（3）中溶劑熱的反應為80-160℃下反應8-72h。

6.根據權利要求1-2中任一項所述的制備方法，其特征在于，步驟（3）中惰性氣氛為氮氣、氬氣、氦氣中的任意一種，反應溫度為300-500℃，時間為0.5-10h。

7.一種用于鋰硫電池的中間層，其特征在于，采用權利要求1-6中任一制備方法制備的中間層材料。

8.一種用于鋰硫電池的改性隔膜的制備方法，其采用權利要求1-6中任一制備方法制備的中間層材料，其特征在于，制備方法包括以下步驟：

將中間層材料加入聚乙二醇和異丙醇中，攪拌制備分散漿料，再加入異丙醇攪拌制備分散均勻的漿料，采用抽濾的方法，在玻璃纖維膜上抽濾制備均勻的中間層涂層，真空干燥，即，得到改性隔膜。

9.根據權利要求8所述的制備方法，其特征在于，中間層涂層的厚度為5-10微米，單位面積的負載量為3-8mg/cm²。

10.一種鋰硫電池，其特征在于，采用權利要求8-9中任一制備方法所制備的改性隔膜，其中負載中間層材料的一面朝向正極。