[發(fā)明專利]鋰硫電池用多孔載體及其制備方法

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• 申請日: 2021-11-01
• 公開（公告）號: CN114005989A
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姚亞剛;朱開平;張凱
• 申請（專利權(quán)）人: 南京大學(xué)
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M10/052;H01M10/613;H01M10/653;H01M10/654
• 代理公司: 蘇州三英知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32412
• 代理人: 潘時偉

本發(fā)明公開了一種鋰硫電池用多孔載體的制備方法，包括：將氮化硼和尿素混勻后進行球磨，得到的產(chǎn)物配置成溶液A；將溶液A加入到碳納米管或石墨烯溶液中，超聲分散得到溶液B；對溶液B進行抽濾得到凝膠，向凝膠中加入去離子水并超聲分散得到粘性水凝膠；將粘性水凝膠涂布于基底上，冷凍干燥，即得到鋰硫電池用多孔載體。本發(fā)明還公開了一種鋰硫電池用多孔載體。本發(fā)明提供的方法所制備的鋰硫電池用多孔載體能夠建立高導(dǎo)熱通道，同時能夠抑制鋰枝晶生長和多硫化物穿梭效應(yīng)；并且該多孔載體具有阻燃特性，能夠阻止電池由于熱失控帶來的電池燃燒甚至是爆炸。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是關(guān)于材料領(lǐng)域，特別是關(guān)于一種鋰硫電池用多孔載體及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著社會的不斷發(fā)展和便攜式大功率電子設(shè)備的迅速普及，電池過度使用導(dǎo)致熱失控所帶來的安全問題越來越嚴重。鋰枝晶生長是導(dǎo)致鋰電池?zé)崾Э氐囊粋€因素，鋰枝晶生長會導(dǎo)致熱場不均勻，以及產(chǎn)生短路問題，導(dǎo)致瞬態(tài)熱的產(chǎn)生和釋放。這些安全問題在比容量高的鋰硫電池中尤為突出。因為在高電流密度下，鋰枝晶容易出現(xiàn)，從而形成不均勻的熱場，導(dǎo)致局部溫度過高，并且隔膜容易被枝晶刺穿而導(dǎo)致電池短路。此外，由絕緣硫帶來的嚴重的電極極化，以及多硫化物穿梭深化了鋰負極的電極極化共同增加了電池內(nèi)阻，再加上缺乏順暢的導(dǎo)熱通道，導(dǎo)致電池內(nèi)部額外的熱量積累。這些安全問題嚴重制約了鋰硫電池的商業(yè)化發(fā)展。

因此，針對現(xiàn)有技術(shù)的中的問題有必要提供一種鋰硫電池用多孔載體及其制備方法。

公開于該背景技術(shù)部分的信息僅僅旨在增加對本發(fā)明的總體背景的理解，而不應(yīng)當被視為承認或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種鋰硫電池用多孔載體及其制備方法，該鋰硫電池用多孔載體能夠抑制鋰枝晶生長和多硫化物穿梭。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明供的技術(shù)方案如下：

一種鋰硫電池用多孔載體的制備方法，包括以下步驟：

S1：將氮化硼和尿素混勻后進行球磨，得到的產(chǎn)物配置成溶液A；

S2：將溶液A加入到碳納米管或石墨烯溶液中，超聲分散得到溶液B；

S3：對溶液B進行抽濾得到凝膠，向所述凝膠中加入去離子水并超聲分散得到粘性水凝膠；

S4：將所述粘性水凝膠涂布于基底上，冷凍干燥，即得到鋰硫電池用多孔載體。

在本發(fā)明的一個或多個實施方式中，所述氮化硼和尿素的質(zhì)量比為1:(15～30)。

在本發(fā)明的一個或多個實施方式中，所述氮化硼和尿素的質(zhì)量比為1:20。

在本發(fā)明的一個或多個實施方式中，所述溶液A的濃度為2～3mg/mL。

在本發(fā)明的一個或多個實施方式中，所述溶液A的濃度為2.5mg/mL。

在本發(fā)明的一個或多個實施方式中，所述步驟S1具體包括：

將氮化硼和尿素混勻后置于行星式球磨機中，以400rpm的轉(zhuǎn)速球磨24h，球磨結(jié)束后將得到的產(chǎn)物配置成溶液A。

在本發(fā)明的一個或多個實施方式中，所述步驟S3具體包括：

采用孔徑為0.45μm的PTFE過濾膜對溶液B進行真空抽濾得到凝膠，向所述凝膠中加入去離子水并超聲分散得到粘性水凝膠。

在本發(fā)明的一個或多個實施方式中，所述步驟S4具體包括：

將所述粘性水凝膠以刮涂的的方式涂布于基底上，然后用液氮處理形成冰晶，冷凍干燥20h以上，即得到鋰硫電池用多孔載體。