[發(fā)明專利]一種具有功能中間層的鋰硫電池隔膜及其制備方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 202110590402.1 | 申請日： | 2021-05-28 |
| 公開（公告）號： | CN113328201B | 公開（公告）日： | 2022-04-08 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 閔宇霖;顧榕;代仁強;張海燕;耿遠;郭瑋琪;徐群杰 | 申請（專利權(quán)）人： | 上海電力大學(xué) |
| 主分類號： | H01M50/403 | 分類號： | H01M50/403;H01M50/409;H01M50/431;H01M50/449;H01M10/052 |
| 代理公司： | 上海德昭知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31204 | 代理人： | 王偉珍 |
| 地址： | 200090 上*** | 國省代碼： | 上海;31 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 具有 功能 中間層 電池 隔膜 及其 制備 方法 | ||
本發(fā)明屬于鋰硫電池隔膜改性技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種具有功能中間層的鋰硫電池隔膜及其制備方法，首先制備ZIF?8模板，之后在模板上進行ZIF?67的原位合成，然后在惰性氣氛保護下進行退火，將制備的前驅(qū)體在高溫高壓密封下用硫酸刻除掉金屬離子，在惰性氣體保護下用氫氧化鉀進行活化得到N/O?納米籠/CNT，最后制成具有功能中間層的鋰硫電池隔膜，其豐富的微孔和中孔結(jié)構(gòu)的分層結(jié)構(gòu)有利于離子遷移和容納活性物質(zhì)的體積膨脹；N/O的雙重摻雜對多硫化物具有很強的化學(xué)親和力可以抑制多硫化物的穿梭，CNTs在主體表面上的原位生長促進了電子遷移并改善了反應(yīng)動力學(xué)，提高了鋰硫電池活性物質(zhì)的利用率。有效的解決了鋰硫電池現(xiàn)存的活性物質(zhì)利用率低、循環(huán)壽命低的問題。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于鋰硫電池隔膜改性技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有功能 中間層的鋰硫電池隔膜及其制備方法。
背景技術(shù)
鋰硫電池由于其材料理論比容量和電池理論比能量較高，且具有 經(jīng)濟環(huán)保、易于獲得和無害性等優(yōu)勢，被公認為是現(xiàn)在最具有研究價 值和應(yīng)用前景的鋰二次電池體系之一。但目前其存在著活性物質(zhì)利用 率低、循環(huán)壽命低和安全性差等問題，嚴重制約著鋰硫電池的發(fā)展。 鋰硫電池以硫單質(zhì)為正極，金屬鋰為負極，通過硫-硫鍵的斷裂和重 生實現(xiàn)電池的充放電。其中，高溶解度長鏈多聚化物容易擴散到電解 液中，導(dǎo)致容量不可逆轉(zhuǎn)地衰減。另外，由于硫的電導(dǎo)率差，不利于 電池在大電流密度下的容量，且在硫轉(zhuǎn)化為多硫化物的過程中，體積 擴張會摧毀材料骨架，導(dǎo)致硫單質(zhì)的損失。
隔膜作為鋰硫電池中重要組成，用于分離電池兩極，避免電池短 路，有助于自由鋰離子在電極間的傳輸。鋰硫電池在放電過程中產(chǎn)生 多硫化物極易溶于電解液，導(dǎo)致電池容量衰減不可轉(zhuǎn)變，嚴重影響了 鋰硫電池的循環(huán)性能和庫倫效率。然而，現(xiàn)有鋰硫電池隔膜很難抑制 多硫化物的擴散，導(dǎo)致正極硫結(jié)構(gòu)不可逆破壞。上述隔膜的缺點導(dǎo)致 鋰硫電池的循環(huán)穩(wěn)定性差，實際比容量低等一系列問題。因此亟需研 發(fā)一種能夠提高鋰硫電池循環(huán)穩(wěn)定性能的鋰硫電池隔膜。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決上述問題而進行的，目的在于提供一種具有功 能中間層的鋰硫電池隔膜及其制備方法。
本發(fā)明提供了一種具有功能中間層的鋰硫電池隔膜的制備方法， 具有這樣的特征，包括以下步驟：步驟S1，稱取5g～15g的 Zn(NO3)2·6H2O溶于100ml～400ml甲醇中，稱取5g～15g的2-甲基咪 唑溶于100ml～400ml甲醇中，將這兩種溶液混合得到第一混合產(chǎn)物，將第一混合產(chǎn)物進行離心洗滌得到離心洗滌后的第一混合產(chǎn)物，然后 將離心洗滌后的第一混合產(chǎn)物干燥得到白色粉末，標記為ZIF-8；步 驟S2，稱取0.5g～1g的ZIF-8和0.5g～1gCo(NO3)2·6H2O置于 100ml～200mL甲醇中，標記為溶液A，稱取0.5g～1g 2-的甲基咪唑溶 置于50ml～100mL甲醇中，標記為溶液B，將溶液A與溶液B混合得 到第二混合產(chǎn)物，將第二混合產(chǎn)物進行離心洗滌，得到離心洗滌后的 第二混合產(chǎn)物，然后對離心洗滌后的的第二混合產(chǎn)物進行干燥，得到 淺紫色粉末，標記為ZIF-8@ZIF-67；步驟S3，將ZIF-8@ZIF-67置于管式爐中進行高溫?zé)峤馓幚恚捎枚栊詺夥眨?00℃～1000℃溫度 下保溫1h～5h，得到中間產(chǎn)物；步驟S4，在50℃～150℃下使用1M～5M H2SO4溶液，對中間產(chǎn)物進行刻蝕，在刻蝕10h～24h后，得到黑色粉 末，將黑色粉末置于管式爐中進行高溫?zé)峤馓幚恚捎枚栊詺夥眨尤霘溲趸浕罨⒂?00℃～1000℃溫度下保溫0.5h～2h，得到N/O- 納米籠/CNT；步驟S5，將N/O-納米籠/CNT與聚偏氟乙烯以質(zhì)量比 為5：1～10：1的比例混合研磨，研磨時間為30min～1.5h，滴入 1mL～5mL的N-甲基吡咯烷酮，配置成漿料，然后將漿料涂于商業(yè)隔 膜之上，并進行干燥，即得具有功能中間層的鋰硫電池隔膜。
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