[发明专利]锂硫电池用隔膜、其制备方法和包含所述隔膜的锂硫电池

说明书

本发明提供一种锂硫电池用隔膜，其包含隔膜基材；和在所述隔膜基材的一个或多个表面上形成的包含磺酸阴离子基团(‑SO₃^‑)的涂层，其中所述涂层包含衍生自包含选自邻苯二酚基和连苯三酚基中的一种或多种和一个或多个磺酸基的一种或多种化合物的结构单元；和衍生自多巴胺的结构单元；使用所述隔膜制造的锂硫电池和所述隔膜的制备方法。

技术领域

本申请要求基于2018年2月19日提交的韩国专利申请号10-2018-0019149的优先权的权益，该韩国专利申请的全部内容以引用的方式并入本文中。

本发明涉及锂硫电池用隔膜、其制备方法和包含所述隔膜的锂硫电池。

背景技术

近年来，随着电子产品、电子装置、通信装置等迅速变得越来越小越来越轻并且在环境问题方面已对电动车辆出现高度需求，对改善用作这些产品的电源的二次电池的性能的需求已经大幅增加。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)电池是使用具有硫-硫(S-S)键的硫类材料作为正极活性材料并且使用锂金属作为负极活性材料的二次电池。硫作为正极活性材料的主要材料具有资源非常丰富、没有毒性以及具有低原子量的优势。此外，锂硫电池具有每克硫1675mAh的理论放电容量和2600Wh/kg的理论能量密度，这与目前研究的其它电池系统的理论能量密度(Ni-MH电池：450Wh/kg；Li-FeS电池：480Wh/kg；Li-MnO₂电池：1000Wh/kg；Na-S电池：800Wh/kg)相比是非常高的，因此己知是迄今为止已经开发的电池当中最有前途的电池。

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且在正极(阴极)中发生硫的还原反应。锂硫电池在放电期间产生多硫化锂(Li₂S_x，x＝4至8)，其由于对有机电解质具有高溶解度因而在放电期间持续溶出，这导致正极中的容量快速降低，并且在负极中产生不溶性Li₂S和Li₂S₂，从而导致在负极表面和与隔膜的界面上积聚的问题等。此外，多硫化锂在充电过程中引起穿梭反应，从而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特性的添加剂的方法，然而，出现了新产生另外的电池副反应的劣化问题。此外，已经提出了添加金属硫属化物、氧化铝等或用氧化碳酸盐等涂布表面的方法以延迟正极活性材料(即硫)的浸出，然而，这些方法要么在处理过程中损失硫，要么是复杂的，并且还限制引入的硫(活性材料)的量(即负载量)。

因此，对于锂硫电池的商业化，多硫化锂的问题被认为是该领域中优先考虑的问题。

[现有技术文献]

[专利文献]

韩国公开专利公报第10-2013-0141234号

发明内容

【技术问题】

本发明是为了解决上述现有技术的问题而做出的，并且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锂硫电池用隔膜和其制备方法。

本发明的另一个方面提供一种锂硫电池，其通过设置有所述隔膜而具有改善的充放电效率以及寿命特性。

【技术方案】

根据本发明的一个方面，提供一种锂硫电池用隔膜，其包含隔膜基材；和在所述隔膜基材的一个或多个表面上形成的包含磺酸阴离子基团(-SO₃^-)的涂层，其中所述涂层包含：衍生自包含选自邻苯二酚基和连苯三酚基中的一种或多种和一个或多个磺酸基的一种或多种化合物的结构单元；和衍生自多巴胺的结构单元。