[發明專利]一種具有良好穩定性的鋰硫電池隔膜的制備方法

有效

• 申請號: 202110023566.6
• 申請日: 2021-01-08
• 公開（公告）號: CN112787035B
• 公開（公告）日: 2022-12-16
• 發明（設計）人: 宋強
• 申請（專利權）人: 宜興市佳信數控科技有限公司;裴躍新;裴楊
• 主分類號: H01M50/403
• 分類號: H01M50/403;H01M50/449;H01M50/411;H01M50/414;H01M50/431;H01M50/423
• 代理公司: 南京中高專利代理有限公司 32333
• 代理人: 沈雄

本發明公開了一種具有良好穩定性的鋰硫電池隔膜的制備方法，包括以下步驟：首先以對苯二胺和對苯二甲酰氯為原料，過硫酸銨和吡啶為引導劑，聚合生成聚對苯二甲酰對苯二胺，將乙炔黑和吡咯攪拌后，之后利用雞蛋殼為模板，煅燒生成多孔碳材料，之后混合攪拌涂延在玻璃板上，干燥后得到隔膜。所述方法制備的隔膜具有良好的機械強度，雞蛋殼和乙炔黑的負載提升了隔膜的機械強度和充放電循環性能，所用原料來源廣泛，制備方法簡單，適合大規模生產。

技術領域

本發明涉及隔膜領域，具體來說是一種具有良好穩定性的鋰硫電池隔膜的制備方法。

背景技術

可充電電池能源被認為是能源危機問題的有效策略，己成為科學研究以及實際應用的熱點。鋰離子電池憑借其優越的性能受到廣泛推廣和應用。但是，其本身理論能量密度有限，鋰離子電池的正極材料是由重金屬化合物組成的，易對環境造成污染。同時，正極材料的價格較為昂貴，且資源短缺，故而無法很好地滿足市場要求。因此，開發高能量密度的電池體系很有必要。鋰硫電池(LSBs) 作為一種新興的電池能源，受到研究人員的熱切關注。其高能量密度特性(質量比能量和理論比容量分別可達到2600W h kg^-1和1675mAh g^-1)賦予其極大的應用前景。此外，單質硫具有資源豐富、價格便宜以及環境友好的優勢。目前，LSBs己經成為世界各國在儲能領域爭相追逐的研究熱點。

在鋰硫電池的制備中，隔膜是其重要組成部分，目前所用的隔膜大都是商業的聚丙烯(PP)為主的聚烯烴類隔膜，商業的PP隔膜在鋰離子電池中應用較為廣泛，有利于鋰離子的遷移。但是，其機械強度不高，容易損壞，且穩定性低，在高溫下會融熔化，因此需要通過對隔膜改性達到提升其性能的目的，隔膜的改性主要是在隔膜上涂覆相應的碳材料或者金屬氧化物或者硫化物，在電池充放電過程中加強對多硫化物的物理阻擋，通過物理和化學吸附，防止其遷移到負極，抑制鋰枝晶的生成，從而提高電池的電化學穩定性。

發明內容

本發明公開了一種具有良好穩定性的鋰硫電池隔膜的制備方法，包括以下步驟：

S1：將對苯二胺加入N-甲基吡咯烷酮中，在60-80℃下攪拌1-2h，加入對苯二甲酰氯，冷卻至-10～-5℃，然后在劇烈攪拌下加入吡啶和過硫酸銨，繼續攪拌4-6h；

S2：稱取乙炔黑分散在含有1-2wt％十六烷基三甲基溴化銨的去離子水中，將上述混合物在室溫下超聲1h后，取吡咯單體加入到上述混合液中，持續攪拌 20-40min。待吡咯分散均勻后，氬氣氣氛下，在0-5℃下，攪拌12h后進行抽濾，并用去離子水和乙醇充分洗滌，然后在60℃真空干燥；

S3：將雞蛋殼和S2制備的改性乙炔黑放入研缽中，混合研磨至40-60目；

S4：將S3研磨后的混合粉體置于管式爐中，在N₂氣氛下，進行煅燒反應；

S5：將S4產物加入S1中，攪拌2-4h，使其分散均勻，之后將混合漿料均勻地涂抹在干凈平整的玻璃板上，之后將其轉入干燥箱中，60℃干燥6-8h，冷卻至室溫得到鋰硫電池隔膜。

優選的，所述步驟S1中，對苯二胺、N-甲基吡咯烷酮、對苯二甲酰氯、吡啶和過硫酸銨的質量體積比為1g：(10-15)ml：(1-2)g：(0.5-1)g：(0.5-1) g。

優選的，所述步驟S2中，乙炔黑、吡咯和含十六烷基三甲基溴化銨的去離子水的質量體積比為1g：(0.2-0.4)g：(10-20)ml。

優選的，所述步驟S3中，雞蛋殼和改性乙炔黑的質量比為1:1。

優選的，所述步驟S4中，煅燒溫度為800-1000℃，煅燒時間為2-4h。

與現有技術相比，本發明有益效果如下：