[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

一種隔離層，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。本發明還提供一種隔離層的制備方法，及應用該隔離層的鋰硫電池。本發明應用該隔離層的鋰硫電池具有較佳的倍率性能和循環穩定性。

技術領域

本發明涉及電池技術領域，尤其涉及一種隔離層，該隔離層的制備方法，及應用該隔離層的鋰硫電池。

背景技術

鋰硫電池具有超高的理論比容量和能量密度，在電池領域具有極大的應用價值和發展前景。在鋰硫電池的充放電過程中，會生成放電產物(如Li₂S₂和Li₂S)，由于硫單質和放電產物具有絕緣性，會導致活性物質硫的利用率較低。另外，在濃度梯度的作用下，放電產物會溶解于電解液中，并在正負極之間來回穿梭，導致活性物質硫的利用率進一步降低，進而導致了鋰硫電池的倍率性能和循環穩定性均較差。

發明內容

有鑒于此，有必要提供一種隔離層，以解決上述鋰硫電池的倍率性能和循環穩定性較差的問題。

另，還有必要提供一種隔離層的制備方法。

另，還有必要提供一種鋰硫電池。

一種隔離層，應用于鋰硫電池，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。

進一步地，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

所述基體層的材質為聚丙烯。

進一步地，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1～9：9～1；和/或

所述氮化物的粒徑為50～200nm；和/或

所述硫化物的粒徑為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；和/或

所述隔離層的直徑為15～25mm。

進一步地，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。

一種隔離層的制備方法，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