[发明专利]一种硫化物或硒化物改性隔膜及其制备、回收方法和用途

说明书

本发明公开一种硫化物或硒化物改性隔膜及其制备、回收方法和用途，所制备的硫化物或硒化物隔膜，可以实现捕获多硫化物和抑制锂枝晶生长的作用，也可保证有效率的锂离子跨膜迁移；应用于锂电池或各类电池中时，硫化物或硒化物改性隔膜可以有效提升电池的充放电能力，实现良好的循环稳定性。另外，本发明还同时针对其末端处理问题，实现了硫化物或硒化物隔膜的资源化回收，具有极强的商业化应用潜力。

技术领域

本发明属于电池材料技术领域，涉及一种硫化物或硒化物改性隔膜的制备、回收方法及其用途。

背景技术

随着便携式电子设备、电动汽车和智能电网的快速发展，对具有可持续电化学性能的高能量密度储能系统的需求日益增加。锂电池因其极高的理论容量、低成本和环境友好性而被广泛的研究并应用，同时，锂电池的种类丰富，除了传统的锂离子电池，研究人员还陆续开发了容量更大、效率更高的锂硫或锂空气电池等。尽管拥有广阔的应用前景，但锂电池在实际应用方面仍然面临着诸多挑战，而且由于锂电池的种类繁多，不同类型的锂电池遇到的问题也不尽相同(锂离子电池锂沉积形成“死锂”，锂硫电池穿梭效应等)，如何应用最小的成本和最简便的方法解决上述问题，成了科研工作者不断探索的方向。

迄今为止，已经发展了相当多的方法来解决锂电池中的这些棘手问题，但大多数技术手段只能集中解决电池的某一个关键技术问题。隔膜作为与电池正、负极直接接触的重要媒介，在整个电池系统中起着防止电池短路、保证锂离子快速迁移的重要作用。而对隔膜进行功能化改性被认为是提高锂电池整体性能的一种行之有效的策略，隔膜功能化改性的作用包括但不限于协同控制锂沉积/溶解界面反应、控制硫/多硫化物转换反应、提高锂离子跨膜迁移效率、降低电极/隔膜界面阻抗等，具有易操作、成本低等良好的可商业化优势。此外，考虑到废弃改性隔膜的环保影响及二次再利用价值，开发一种简单有效的改性隔膜回收方法也具有较大的商业化价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种硫化物或硒化物改性隔膜及其制备、回收方法和用途，通过简便的商用隔膜修饰手段优化锂电池正负极反应，以便达到提高锂电池整体性能的效果。并且保证该改性隔膜可以被有效回收再利用。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种硫化物或硒化物改性隔膜的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，将硫或硒前驱体化合物、金属盐溶于溶液中，配成待反应溶液；

步骤2，使步骤1所得待反应溶液完全溶解，形成混合溶液；

步骤3，将步骤2的混合溶液倒入密封容器中进行加热处理，形成硫化物或硒化物；

步骤4，冷却后溶出合成产物，获得含硫化物或硒化物的混合溶液；

步骤5，将步骤4所得含硫化物或硒化物的混合溶液稀释，并抽滤或刷涂至隔膜表面，烘干后获得硫化物或硒化物改性隔膜。

本发明进一步的改进在于：步骤1的待反应溶液中还加入有结构导向剂；结构导向剂为PVP、PVDF、PAN、十六烷基三甲基溴化铵、过硫酸铵中一种或多种混合物。

本发明进一步的改进在于：硫或硒前驱体化合物为含硫或硒的盐、有机物、无机物、聚合物中一种或几种的混合物。

本发明进一步的改进在于：金属盐为无机金属盐和有机金属盐中一种或多种混合物。

本发明进一步的改进在于：步骤1中所述溶液为单一酸液、单一碱液、几种酸液的混合酸液或几种碱液的混合碱液。

本发明进一步的改进在于：形成的硫化物或硒化物为VS₂、MoS2、CoS2、VSe₂、Ni3Se2，SnSe2、TiSe2中一种或多种的复合物。