[发明专利]隔膜和包含其的锂硫电池

说明书

本发明涉及一种隔膜，其中多孔基材的至少一面涂布有包含氧官能团的碳纳米管和锂离子传导性聚合物，从而能够解决由在锂硫电池中产生的多硫化锂引起的问题；和包含所述隔膜的锂硫电池。

技术领域

本申请要求于2017年11月8日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2017-0147760号的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本文中。

本发明涉及一种能够解决由多硫化锂引起的问题的隔膜以及包含其的锂硫电池。

背景技术

随着电子产品、电子装置、通信装置等近来迅速变得更小和更轻，并且因环境问题而对电动车辆的需求日益凸显，对于提高用作这些产品的电源的二次电池的性能的需求大大增加。其中，锂二次电池由于其高能量密度和高标准电极电位而作为高性能电池受到了相当大的关注。

特别是，锂硫(Li-S)电池为使用具有硫-硫(S-S)键的含硫材料作为正极活性材料并使用锂金属作为负极活性材料的二次电池。作为正极活性材料的主要原料的硫具有资源非常丰富、无毒性和原子量低的优点。此外，锂硫电池具有1675mAh/g-硫的理论放电容量和2600Wh/kg的理论能量密度，这与目前研究的其他电池系统(Ni-MH电池：450Wh/kg，Li-FeS电池：480Wh/kg，Li-MnO₂电池：1000Wh/kg，Na-S电池：800Wh/kg)的理论能量密度相比是非常高的，因此是迄今为止已开发的电池中最有前景的电池。

在锂硫电池的放电反应期间，在负极(阳极)中发生锂的氧化反应，并在正极(阴极)中发生硫的还原反应。所述锂硫电池在放电期间产生多硫化锂(Li₂S_x，x＝2至8)，并且所述多硫化锂溶解在电解质中并扩散到负极，引起各种副反应，并且也降低了参与电化学反应的硫的容量。此外，所述多硫化锂在充电过程中引起穿梭反应，导致显著降低充放电效率。

为了解决这些问题，已经提出了添加具有硫吸附性质的添加剂的方法，然而，新出现了劣化问题，产生另外的电池副反应。鉴于上述情况，为了延迟正极活性材料即硫的外流，已经提出了添加金属硫属元素化物、氧化铝等或用氧化碳酸盐等涂布表面的方法，然而，这些方法要么在处理期间会存在硫流失要么方法复杂，并且还限制要引入的活性材料即硫的量(即负载量)。

因此，对于锂硫电池的商业化来说，多硫化锂问题是一个优先问题。

[现有技术文献]

(专利文献1)韩国专利公开第2017-0003604号(2017.01.09)，“用于锂硫电池的双功能隔膜”

(专利文献2)韩国专利公开第2016-0137486号(2016.11.30)，“设置有多孔涂层的隔膜和设置有所述隔膜的电化学装置”

发明内容

[技术问题]

为了解决在锂硫电池的正极侧发生的多硫化锂问题，本发明的发明人已经确认了，当将使用了包含氧官能团的碳纳米管和锂离子传导性聚合物的新结构应用于与其相邻的隔膜中时，所述问题得以解决，并且可以提高锂硫电池的电池性能，由此完成了本发明。

因此，本发明的一个方面提供一种能够解决由多硫化锂引起的问题的用于锂硫电池的隔膜。

本发明的另一方面提供一种通过设置有所述隔膜而具有提高的电池性能的锂硫电池。

[技术方案]

根据本发明的一个方面，提供一种用于锂硫电池的隔膜，其包含：多孔基材；和形成至少一面的涂层在其至少一个表面的涂层，其中所述涂层含有包含氧官能团的碳纳米管和锂离子传导性聚合物。

在此，所述氧官能团为选自由羧基、羟基、醚基、酯基、醛基、羰基和酰胺基构成的组中的任一种以上。