[发明专利]锂硫电池隔膜以及锂硫电池

说明书

本发明涉及一种锂硫电池隔膜，包括一隔膜基底以及至少一功能层，所述隔膜基底具有一第一表面以及与该第一表面相对设置的第二表面，所述至少一功能层层叠设置在所述第一表面和第二表面中的至少一个表面，所述至少一功能层中的每个功能层包括一碳纳米管层以及一氧化铪包覆层，所述碳纳米管层包括多个碳纳米管，所述氧化铪包覆层包括多个氧化铪纳米颗粒，该多个氧化铪纳米颗粒吸附在该多个碳纳米管的表面。本发明还提供一种采用上述锂硫电池隔膜的锂硫电池。

技术领域

本发明涉及一种锂硫电池隔膜以及锂硫电池，尤其涉及一种基于碳纳米管薄膜的锂硫电池隔膜以及锂硫电池。

背景技术

锂硫电池以硫单质为正极，以金属锂为负极。放电时负极反应为锂失去电子变为锂离子，正极反应为硫与锂离子及电子反应生成硫化物,其反应方程式为：S₈+16Li⁺+16e^-1＝8Li₂S。由于发生多电子转移反应，因此，其具有很高的理论比容量，比容量高达1672mAhg^-1。另外，由于硫单质具备环境污染小、无毒、成本低、且原料来源广泛等特点，因此，锂硫电池受到越来越多的关注。

隔膜是锂硫电池中的一个重要组成部分，用于分离正极和负极，以避免内部短路，同时有助于自由锂离子在电极之间运输。锂硫电池隔膜通常为聚丙烯/聚乙烯(PP/PE)等非极性薄膜，然而，锂硫电池在放电过程中产生的多硫化物具有高极性特征，并且极易溶于电解液，然而，现有技术中的锂硫电池隔膜很难抑制多硫化物扩散，进而使多硫化物在正极和负极之间穿梭，导致正极含硫结构的不可逆破坏。上述隔膜的缺点导致锂硫电池的循环稳定性差，实际比容量低，倍率特性差等一系列问题。

发明内容

有鉴于此，确有必要提供一种锂硫电池隔膜，该锂硫电池隔膜在锂硫电池充放电过程中可以抑制多硫化物扩散，避免多硫化物在正极和负极之间穿梭。同时，提供一种应用该锂硫电池隔膜的锂硫电池。

一种锂硫电池隔膜，包括一隔膜基底以及至少一功能层，所述隔膜基底具有一第一表面以及与该第一表面相对设置的第二表面，所述至少一功能层层叠设置在所述第一表面和第二表面中的至少一个表面，所述至少一功能层中包括一碳纳米管层以及一氧化铪包覆层，所述碳纳米管层包括多个碳纳米管，所述氧化铪包覆层包括多个氧化铪纳米颗粒，该多个氧化铪纳米颗粒吸附在该多个碳纳米管的表面。

一种锂硫电池隔膜，包括一隔膜基底以及至少一功能层，所述隔膜基底具有一第一表面以及与该第一表面相对设置的第二表面，所述至少一功能层层叠设置在所述第一表面和第二表面中的至少一个表面；所述至少一功能层包括一碳纳米管层以及一氧化铪包覆层，该碳纳米管层包括至少两层超顺排碳纳米管膜层叠且交叉设置，该碳纳米管层中每个碳纳米管的表面均包括均匀且连续的缺陷；所述氧化铪包覆层包括多个氧化铪纳米颗粒，该多个氧化铪纳米颗粒吸附在所述缺陷上并在碳纳米管的表面形成一连续的氧化铪包覆层。

一种锂硫电池，包括一正极、一负极、一电解液以及一锂硫电池隔膜，该锂硫电池隔膜设置于所述正极与负极之间，所述锂硫电池隔膜包括一隔膜基底以及至少一功能层，所述隔膜基底具有一第一表面以及与该第一表面相对设置的第二表面，所述至少一功能层层叠设置在所述第一表面和第二表面中的至少一个表面，所述至少一功能层中包括一碳纳米管层以及一氧化铪包覆层，所述碳纳米管层包括多个碳纳米管，所述氧化铪包覆层包括多个氧化铪纳米颗粒，该多个氧化铪纳米颗粒吸附在该多个碳纳米管的表面。

相较于现有技术，本发明提供的锂硫电池隔膜以及锂硫电池在隔膜基底的表面铺设一由碳纳米管层以及氧化铪层组成的功能层，导电的多孔碳纳米管层以及氧化铪层可以增加多硫化物与锂硫电池隔膜之间的接触面积，从而大大促进了锂硫电池隔膜的表面吸附反应，而且氧化铪层对多硫化物具有很好的表面催化吸附能力。因此，本实施例提供的锂硫电池隔膜可以抑制多硫化物扩散，避免或减少其在电池正极和负极之间穿梭。

附图说明