[發明專利]一種鋰硫電池多功能隔膜及其制備方法

在審

• 申請號: 202110004149.7
• 申請日: 2021-01-04
• 公開（公告）號: CN112768840A
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發明（設計）人: 黎天保;吳秀峰;曹景超;李中良;陳功哲;焦燦;王力;劉依卓子;涂飛躍
• 申請（專利權）人: 長沙礦冶研究院有限責任公司
• 主分類號: H01M50/443
• 分類號: H01M50/443;H01M50/446;H01M50/449;H01M50/489;H01M50/491;H01M50/403;H01M10/052
• 代理公司: 長沙朕揚知識產權代理事務所(普通合伙) 43213
• 代理人: 魏龍霞

1.一種鋰硫電池多功能隔膜，包括隔膜基體，其特征在于，所述隔膜基體的至少一個表面覆有改性涂層，所述改性涂層為含有聚多巴胺、碳材料和催化材料的復合涂層，所述催化劑為金屬硫化物、金屬碳化物、金屬氧化物中的一種或多種。

2.如權利要求1所述的多功能隔膜，其特征在于，所述改性涂層的厚度為0.5-50μm。

3.如權利要求1所述的多功能隔膜，其特征在于，所述金屬硫化物為二硫化鐵、二硫化鈦、二硫化鉬中的一種或幾種；所述金屬碳化物為碳化鈦；所述金屬氧化物為五氧化二釩、二氧化鈦中的一種或兩種。

4.如權利要求1所述的多功能隔膜，其特征在于，所述碳材料為零維碳材料、一維碳材料、二維碳材料、三維碳材料中的至少一種。

5.如權利要求1所述的多功能隔膜，其特征在于，所述碳材料為經過氮、磷、硫、氧中的一種或多種元素摻雜改性的碳材料。

6.如權利要求1-5中任一項所述的多功能隔膜，其特征在于，所述隔膜基體包括聚烯烴多孔膜、聚酰亞胺多孔膜、聚甲基丙烯酸甲酯多孔膜、聚偏氟乙烯多孔膜、聚丙烯腈多孔膜中的任一種。

7.一種如權利要求1-6中任一項所述的多功能隔膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)將氨水、碳材料、表面活性劑、有機溶劑、去離子水混合均勻，得到溶液A；

將鹽酸多巴胺、去離子水混合均勻，得到溶液B；

(2)在攪拌條件下，將溶液B加入到溶液A中進行反應，得到聚多巴胺/碳的懸濁液；

(3)將聚多巴胺/碳懸濁液離心分離，洗滌，將洗滌的產物與去離子水制成聚多巴胺/碳分散液；

(4)將聚多巴胺/碳分散液、催化材料、增稠劑、分散劑和粘結劑混合均勻，得到多功能隔膜漿料；

(5)將多功能隔膜漿料涂覆在隔膜基體的表面，干燥，即得到鋰硫電池多功能隔膜。

8.如權利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中，溶液A中的氨水、碳材料、表面活性劑、有機溶劑與去離子水的質量比為1：(0.01-65)：(0.325-16.25)：(20-95)：(45-230)；溶液B中的鹽酸多巴胺與去離子水的質量比為1：(1-50)；

所述步驟(2)中，溶液A與溶液B質量比為1：(5-100)；

所述步驟(4)中，以質量份計，各原料的用量分別為：聚多巴胺/碳分散液50-100份、催化材料0.001-10份、增稠劑0.0001-0.5份、分散劑0.0001-1份和粘結劑0.2-5份。

9.如權利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中，表面活性劑為聚醚硬脂酸酯二甲基硅氧烷、磺酸基二異辛酯鈉、烷基萘磺酸鹽、叔烷基多元醇聚乙烯醚、聚醚改性硅油、聚氧乙烯甘油醚、聚丙二醇-環氧乙烷、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚中的一種或多種；

有機溶劑為甲醇、乙醇、異丙醇、氮甲基甲酰胺、氮甲基吡咯烷酮中的一種或多種；

步驟(4)中，所述增稠劑為羧甲基纖維素鈉、甲基羥乙基纖維素、聚氧化乙烯、海藻酸鈉、聚丙烯酰胺中的一種或多種；

所述分散劑為聚丙烯酸、聚丙烯酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉中的一種或多種；

所述粘結劑為聚丙烯酸酯、聚乙烯醇、苯乙烯-丁二烯共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物中的一種或多種。

10.如權利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中，反應的時間為10-48h；

所述步驟(3)中，洗滌是采用質量含量為0.5％-3％表面活性劑的去離子水洗滌3-6次；聚多巴胺/碳分散液的固含量為1％-20％。