[發明專利]隔離層及其制備方法、鋰硫電池

有效

• 申請號: 202110412595.1
• 申請日: 2021-04-16
• 公開（公告）號: CN113131095B
• 公開（公告）日: 2022-11-22
• 發明（設計）人: 呂偉;劉文華;劉子琛;游從輝;楊全紅
• 申請（專利權）人: 清華大學深圳國際研究生院
• 主分類號: H01M50/449
• 分類號: H01M50/449;H01M50/431;H01M50/403;H01M10/052;B01J27/24
• 代理公司: 深圳市鼎言知識產權代理有限公司 44311
• 代理人: 曾昭毅;陳實順

1.一種隔離層的制備方法，其特征在于，包含以下步驟：

提供基體、金屬鹽、沉淀劑、硫源、導電碳載體及水；

將所述金屬鹽和沉淀劑加入至水中，進行第一次加熱處理，得到氫氧化物沉淀；

在氨氣氣氛下，對所述氫氧化物沉淀進行第二次加熱處理，得到氮化物；

混合所述氮化物和硫源，在惰性氣體氣氛下，進行第三次加熱處理，得到氮化物-硫化物異質結構雙向催化劑；及

混合所述氮化物-硫化物異質結構雙向催化劑和導電碳載體，進行超聲處理，以使所述氮化物-硫化物異質結構雙向催化劑負載于導電碳載體上；及

將負載有所述氮化物-硫化物異質結構雙向催化劑的導電碳載體通過真空抽濾負載于所述基體上，得到所述隔離層，其中，所述隔離層包括基體層和設于所述基體層上的阻擋層，所述阻擋層包括導電碳載體和負載于所述導電碳載體上的氮化物-硫化物異質結構雙向催化劑。

2.根據權利要求1所述的隔離層的制備方法，其特征在于，所述第一次加熱處理的溫度為90～110℃，時間為3～5h；和/或

所述第二次加熱處理的溫度為300～500℃，時間為1～3h，升溫速率為5～10℃/min，氨氣的流量為50～150sccm；和/或

所述第三次加熱處理的溫度為300～500℃，時間為1～3h，升溫速率為5～10℃/min，惰性氣體的流量為20～40sccm。

3.根據權利要求1所述的隔離層的制備方法，其特征在于，所述金屬鹽為可溶性鎳鹽、可溶性鈷鹽、可溶性鐵鹽及可溶性鋅鹽中的至少一種；和/或

所述氮化物為氮化鐵、氮化鈷、氮化鎳、氮化銅及氮化鋅中的至少一種；和/或

所述硫化物為硫化鐵、硫化鈷、硫化鎳、硫化銅及硫化鋅中的至少一種；和/或

所述導電碳載體為石墨烯、碳納米管、碳纖維及介孔碳中的至少一種；和/或

所述硫源為硫單質、硫脲及硫代硫酸鈉中的至少一種；和/或

所述沉淀劑為尿素、氨水及氫氧化鈉中的至少一種；和/或

所述基體層的材質為聚丙烯。

4.根據權利要求1所述的隔離層的制備方法，其特征在于，所述導電碳載體和氮化物-硫化物異質結構雙向催化劑的質量比為1～10：10～1；和/或

所述氮化物-硫化物異質結構雙向催化劑中，所述氮化物與硫化物的質量比為1～9：1～9；和/或

所述金屬鹽和沉淀劑的摩爾比為1：3～5；和/或

所述氮化物和硫源的質量比為1：5～10；和/或

所述氮化物-硫化物異質結構雙向催化劑中的氮化物的粒徑為50～200nm；和/或

所述氮化物-硫化物異質結構雙向催化劑中的硫化物的粒徑為50～200nm；和/或

所述阻擋層的面載量為0.2～0.5mg/cm²；和/或

所述阻擋層的厚度為10～40μm。

5.根據權利要求1所述的隔離層的制備方法，其特征在于，對所述氮化物-硫化物異質結構雙向催化劑和導電碳載體進行超聲處理前，所述隔離層的制備方法還包括：

對所述氮化物-硫化物異質結構雙向催化劑和導電碳載體進行研磨處理。

6.一種隔離層，應用于鋰硫電池，其特征在于，采用權利要求1至5中任一項所述的隔離層的制備方法制備得到；

所述隔離層包括基體層和設于所述基體層上的阻擋層，所述阻擋層包括導電碳載體和負載于所述導電碳載體上的氮化物-硫化物異質結構雙向催化劑。

7.根據權利要求6所述的隔離層，其特征在于，所述氮化物-硫化物異質結構雙向催化劑均勻地負載于所述導電碳載體上；和/或

所述氮化物-硫化物異質結構雙向催化劑牢固地負載于所述導電碳載體上。

8.一種鋰硫電池，其特征在于，所述鋰硫電池包括如權利要求6至7中任一項所述的隔離層。