[发明专利]锂硫电池隔膜及其制备方法、锂硫电池和电子装置

说明书

本发明提供了一种锂硫电池隔膜及其制备方法、锂硫电池和电子装置，涉及锂硫电池技术领域。该锂硫电池隔膜包括隔膜基材和形成在隔膜基材表面的掺硼金刚石复合材料层，其中，掺硼金刚石复合材料层表面活性位点多且具有导电性，一方面能够吸附锂硫电池电极反应的中间产物多硫化物，阻止其溶于电解液，从而使得硫释放更多的能量，另一方面能够导通电子，使得吸附其上的中间产物进一步转化为终产物，故该锂硫电池隔膜可有效提高锂硫电池的质量比容量和循环特性。本发明还提供了锂硫电池隔膜的制备方法，该方法工艺简单，操作便利，适合工业化生产。本发明还提供了包含上述锂硫电池隔膜的锂硫电池，该锂硫电池具有较高的质量比容量和优良的循环特性。

技术领域

本发明涉及锂硫电池技术领域，具体而言，涉及一种锂硫电池隔膜及其制备方法、锂硫电池和电子装置。

背景技术

锂硫电池是锂离子电池的一种，其是以硫元素作为电池正极，金属锂作为负极的一种电池。利用硫作为正极材料的锂硫电池，硫的理论比容量和电池理论比能量分别达到了1675mAh/g和2600Wh/kg，远高于目前商业化的其他锂离子电池。且单质硫在地球中储量丰富，并且石油冶炼的副产物就能提供丰富的硫磺，因此硫作为原料廉价且易得。故锂硫电池具有突出的高比能量优势和原料廉价、环境友好等优点，有望成为新一代高能电池体系。

尽管锂硫电池具有良好的应用前景，但目前还存在着一些缺陷：例如，锂硫电池在放电反应中硫生成的中间产物易溶于电解液中，使得部分硫无法转化为最终产物，一方面导致硫无法充分释放能量，导致锂硫电池的质量比容量远远低于理论容量；另一方面导致活性物质损失，使得锂硫电池的循环特性较差。锂硫电池上述循环特性差、容量损失大的缺陷已经成为制约其实用化、商用化的主要障碍。

有鉴于此，特提出本发明以解决上述技术问题中的至少一个。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种锂硫电池隔膜，该锂硫电池隔膜具有较高的质量比容量和优良的循环特性，可有效改善上述技术问题中的至少一个。

本发明的第二个目的在于提供一种锂硫电池隔膜的制备方法，该方法工艺简单，操作便利，适合工业上大规模生产。

本发明的第三个目的在于提供一种锂硫电池，包括上述锂硫电池隔膜。

本发明的第四个目的在于提供一种包含上述锂硫电池的电子装置。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

本发明提供了一种锂硫电池隔膜，包括：

隔膜基材；和，

掺硼金刚石复合材料层，形成在所述隔膜基材的表面。

进一步的，在本发明技术方案的基础之上，所述掺硼金刚石复合材料层的厚度为20-50μm，优选为22-45μm，进一步优选为25-40μm。

进一步的，在本发明技术方案的基础之上，形成所述掺硼金刚石复合材料层的所用浆料包括以下组分：掺硼金刚石、粘结剂、导电剂和分散剂；

所述掺硼金刚石、粘结剂、导电剂和分散剂的质量比为(2-10)：(0.5-2):(0-4):(1-3)，优选为(3-8):(0.8-1.5):(1-3):(1-2)。

进一步的，在本发明技术方案的基础之上，所述掺硼金刚石中硼的掺杂浓度为500-5000ppm，优选为800-4500ppm；

和/或，所述掺硼金刚石为掺硼金刚石粉，所述掺硼金刚石的粒度为100-200nm，优选为120-180nm。

进一步的，在本发明技术方案的基础之上，所述粘结剂包括聚偏氟乙烯、聚乙烯醇、聚四氟乙烯或丁苯橡胶中的任意一种，优选为聚偏氟乙烯；