[发明专利]锂硫电池用功能性隔膜及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种锂硫电池用功能性隔膜及其制备方法和应用，制备方法包括以下步骤：将第一浆料涂覆在聚烯烃膜的正极侧上，干燥，得到第一涂层，将第二浆料涂覆在所述第一涂层上，干燥，在所述第一涂层上得到第二涂层，得到所述锂硫电池用功能性隔膜，所述第二浆料的制备方法为：将水和无水乙醇混合均匀，得到第三混合液，再在所述第三混合液中加入两亲高分子材料，搅拌均匀，得到所述第二浆料，两亲高分子材料为聚乙二醇‑b‑聚己内酯、聚乙二醇‑b‑聚乳酸、聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物或烷基酚聚氧乙烯醚。两亲高分子材料的引入可以提高隔膜的电解液浸润性，从而提高隔膜的离子电导率和锂离子迁移数，最终改善电池的循环性能和倍率性能。

技术领域

本发明属于电池隔膜技术领域，具体来说涉及一种锂硫电池用功能性隔膜及其制备方法和应用。

背景技术

锂硫电池是锂电池的一种,是以硫作为电池正极,金属锂作为负极的一种锂电池。单质硫在地球中储量丰富，具有价格低廉、环境友好等特点。利用硫作为正极材料的锂硫电池，其材料理论比容量和电池理论比能量较高，分别达到1675m Ah/g和2600Wh/kg，远远高于商业上广泛应用的钴酸锂电池的容量(150mAh/g)。并且硫是一种对环境友好的物质，对环境基本没有污染，是一种非常有前景的锂电池。

正极硫在放电过程中会，从环状的S₈转化为线性结构的多硫化锂(Li₂S_x，x＝8、6、4和2)。在Li₂S₈、Li₂S₆、Li₂S₄和Li₂S₂多硫化锂中，具有高的硫氧化数的多硫化锂(Li₂S_x，通常x4)特别容易溶解在亲水性电解液中。由于浓度差，溶解在电解液中的多硫化锂从正极向远处扩散即产生“穿梭效应”，“穿梭效应”是目前锂硫电池发展最大的障碍。

隔膜是锂离子电池的关键组成之一，不但影响电池的循环寿命和倍率性能，还对电池的安全性能起决定性作用。聚烯烃材料因为具有物理化学性能稳定、防水、成本低、机械性能好、电化学性能稳定等优势而在隔膜行业广泛被应用，但其疏水性、低极性、低表面能等不足导致隔膜吸液率低、保液性差，离子电导率低，影响电池性能抑制；此外锂硫电池中的隔膜还需要在不影响锂离子正常传输的前提下，同时阻挡多硫化物的穿梭，并且最大限度地发挥电极的容量。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种锂硫电池用功能性隔膜的制备方法。

本发明的另一目的在于提供上述制备方法获得的锂硫电池用功能性隔膜。

本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的。

一种锂硫电池用功能性隔膜的制备方法，包括以下步骤：

将第一浆料涂覆在聚烯烃膜的正极侧上，干燥，得到第一涂层，将第二浆料涂覆在所述第一涂层上，干燥，在所述第一涂层上得到第二涂层，得到所述锂硫电池用功能性隔膜，其中，

所述第一浆料的制备方法为：将第一混合液与第二混合液混合均匀，砂磨，得到所述第一浆料，其中，所述第二混合液为所述第一混合液的1～25wt％，所述第一混合液的制备方法为：将1～20质量份数的水与1质量份数的无水乙醇混合，再加入0.1～0.5质量份数的分散剂，搅拌均匀，得到所述第一混合液；所述第二混合液由碳类导体和粘结剂混合而成，按质量份数计，所述碳类导体和粘结剂的比为(10～90)：(0.5～5)，所述碳类导体为石墨烯、Super-p或炭黑，所述分散剂为聚丙烯酸铵盐、三甲铵盐酸盐、聚乙二醇中的一种或多种，所述粘结剂为PVDF(聚偏氟乙烯)或聚丙烯酸酯类；