[发明专利]锂硫电池用隔膜及包含该隔膜的锂硫电池

说明书

本发明公开了锂硫电池用隔膜的制备方法及包含该隔膜的锂硫电池，方法包括：（1）将锂镧锆氧（LLZO）和单离子导体聚合物混合，并加入到溶剂中进行搅拌，得到分散均匀的涂层浆料；（2）将涂层浆料涂覆于隔膜基体表面，涂覆厚度为1‑10μm，真空烘干，制得锂硫电池用复合隔膜。本发明通过在隔膜表面涂覆纳米锂镧锆氧与单离子导体聚合物混合浆料，使得隔膜表面形成致密的有机无机复合单离子导体涂层，通过“渗流效应”使得锂离子在LLZO和单离子导体聚合物的体相内导通，达到了抑制多硫离子的“穿梭效应”，提高锂硫电池的性能，使锂硫电池能够进一步满足社会发展对高比能动力电池的需求。

技术领域

本发明属于电化学技术领域，具体涉及锂硫电池用隔膜及包含该隔膜的锂硫电池。

背景技术

锂硫电池是以硫元素作为电池正极的一种锂电池，其材料理论比容量较高，达到1675m Ah/g。此外，单质硫有储量丰富、成本低、环境友好、安全性高（过充保护）等显著优势，符合纯电动汽车、电网、国防设备、空间技术等领域对高比能动力电池的需求，已成为新能源电池领域的研究热点。因此，锂硫电池被认为是最具潜力的下一代储能体系之一。

锂硫电池的发展依然受到很多因素的制约，穿梭效应是造成锂硫电池性能衰减的主要原因之一；一方面，大量中间产物多硫化锂溶解在电解液中以及不溶性产物 Li₂S₂/Li₂S 沉积在负极上，降低了活性物质的利用率，造成电池容量衰减；另一方面，多硫离子穿梭会导致充电时电池发生严重过充，降低库仑效率；此外，穿梭效应还会引起金属锂表面的腐蚀反应。这些原因使得电池容量急速下降，限制了锂硫电池的生产和使用。

发明内容

本发明的目的在于提供了锂硫电池用隔膜及包含该隔膜的锂硫电池，以克服现有的锂硫电池由于穿梭效应导致电池容量衰减快、电池循环性能差的缺陷。

为此，本发明提供了一种锂硫电池用隔膜的制备方法，所述方法包括：

（1）将锂镧锆氧（LLZO）和单离子导体聚合物混合，并加入到溶剂中进行搅拌，得到分散均匀的涂层浆料；

（2）将所述涂层浆料涂覆于隔膜基体表面，涂覆厚度为1-10μm，真空烘干，制得锂硫电池用复合隔膜。

优选的，所述步骤（1），单离子导体聚合物包括：全氟磺酸树脂（Nafion）或聚环氧乙烯（PEO）的至少一种。

优选的，所述步骤（1），锂镧锆氧（LLZO）的质量百分数为20%-80%，单离子导体聚合物的质量百分数为80%-20%。

优选的，所述步骤（1），锂镧锆氧（LLZO）的粒径为0.05μm-3μm。

优选的，所述步骤（1），所述溶剂包括乙醇、乙二醇、异丙醇、丙三醇、去离子水、乙酸和N,N一二甲基甲酞胺中的至少一种。

优选的，所述步骤（1），用磁力搅拌机搅拌10-15小时。

优选的，所述步骤（2），所述隔膜基体包括聚丙烯、聚乙烯、聚酰亚胺、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯腈、聚酰胺和玻璃陶瓷中的一种，所述隔膜基体的厚度为5-50μm。

优选的，所述步骤（2），真空烘干时间为10-15小时，温度为50-70℃。

本发明还提供了一种锂硫电池，包括隔膜，所述隔膜所述的锂硫电池用隔膜。