[发明专利]一种具有电催化功能隔膜的制备方法及其在锂硫电池中的应用

权利要求书

1.一种具有电催化功能的隔膜，其特征在于：所述电催化功能隔膜是由商用聚合物隔膜基体及涂覆在隔膜基体一侧表面的电催化功能修饰层组成。

2.根据权利要求1所述的具有电催化功能的隔膜，其特征在于：所述的电催化功能修饰层包括粘结剂、导电剂和电催化剂，电催化功能修饰层的厚度为10-100μm，粘结剂、导电剂和电催化剂的质量比为0.5-1:0.5-3:6-9。

3.根据权利要求2所述的具有电催化功能的隔膜，其特征在于：所述的电催化剂为石墨烯和杂原子掺杂的MoS₂组装构成的三维多孔复合物，MoS₂中掺杂的杂原子为O、N、P、F、Se、Co、Ni和Fe等元素中的一种或几种；所述的粘结剂为聚偏氟乙烯、聚环氧乙烯、聚四氟乙烯、羧甲基纤维素、丁苯橡胶、丙烯腈多元共聚物、明胶粘结剂中的一种或几种；所述导电剂为乙炔黑、碳纤维、碳纳米管、科琴黑、导电炭黑等导电碳材料中的任一种或多种。

4.根据权利要求1所述的具有电催化功能的隔膜，其特征在于：所述隔膜基体为为陶瓷隔膜、聚乙烯隔膜、聚丙烯隔膜、聚酯膜、聚酰胺膜、聚酰亚胺膜、Celgard2500、Celgard2400、Celgard2340、纤维素隔膜、氨纶、芳纶膜中的任一种。

5.一种如权利要求1所述具有电催化功能的隔膜的制备方法，其特征在于：由以下步骤组成：首先将石墨烯、钼源、硫源和含掺杂元素的前驱体在水溶液中均匀混合，通过水热法在石墨烯表面原位生长杂原子掺杂的MoS₂纳米片，同时进行三维结构组装；然后将粘结剂、导电剂和电催化剂均匀涂覆在隔膜基体一侧表面，制得具有电催化功能的锂硫电池隔膜。

6.根据权利要求5所述的具有电催化功能的隔膜的制备方法，其特征在于：所述制备方法具体为如下步骤：

(1)以鳞片石墨为原料，通过改进的hummer法制备石墨烯；

(2)将(NH₄)₆Mo₇O₂₄·4H₂O、硫脲和含掺杂元素的前驱体加入到石墨烯的水溶液中，持续搅拌；

(3)将以上所得混合溶液转移至高压反应釜中，并在150-220℃下水热反应18-24h，自然冷却至室温，用去离子水洗涤并抽滤，将得到的固体沉淀物冷冻干燥12-24h，得到杂原子掺杂的MoS₂/石墨烯复合材料；

(4)将所得杂原子掺杂的MoS₂/石墨烯复合材料研磨成粉末后，按比例与导电剂、粘结剂混合均匀后，高速搅拌得到涂层浆料；

(5)用刮刀涂膜法将涂层浆料均匀涂覆在商用聚合物隔膜一侧表面，并在40-70℃下干燥12-24h。

7.根据权利要求6所述的具有电催化功能的隔膜的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述含掺杂元素的前驱体为NH₄F、NaH₂PO₂、Na₂SeO₃、Co(NO₃)₂、Ni(NO₃)₂和Fe(NO₃)₃等元素中的一种或几种，所述(NH₄)₆Mo₇O₂₄·4H₂O、硫脲和含掺杂元素的前驱体的物质量比例为1:14-20:0.01-0.10；步骤(2)中所述(NH₄)₆Mo₇O₂₄·4H₂O和石墨烯的质量比例为0.5-1.5:1；步骤(4)中所述粘结剂、导电碳材料和三维多孔复合材料的质量比为0.5-1:0.5-3:6-9。