[发明专利]一种钴掺杂碳纳米管复合隔膜及其制备方法

说明书

本发明涉及一种钴掺杂碳纳米管复合隔膜及其制备方法，方法包括将g‑C₃N₄、葡萄糖和六水合硝酸钴混合、研磨、煅烧，得到钴掺杂碳纳米管，将钴掺杂碳纳米管与乙醇混合后搅拌均匀，得到第一浆液，将第一浆液抽滤在聚丙烯隔膜上，干燥后得到钴掺杂碳纳米管复合隔膜；其制得的钴掺杂碳纳米管的大比表面积可以在有效吸附锂硫电池充放电过程中产生的多硫化物，且碳纳米管高的电子电导率可以有效弥补活性物质硫的低的电子电导率的问题；单原子钴均匀分散在碳纳米管表面，单原子高的催化活性可以有效增强长链多硫化锂转化为短链硫化锂的动力学，提高正极活性硫的利用率，从而进一步提高了锂硫电池的电化学性能；所以此方法工程应用前景广阔。

技术领域

本发明涉及锂电池材料技术领域，尤其涉及一种钴掺杂碳纳米管复合隔膜及其制备方法。

背景技术

随着社会的快速发展和传统能源的枯竭，开发出一种高比能量的储能体系越来越迫切。锂硫电池因其高的能量密度而备受关注(高达2600Wh/Kg)，然而锂硫电池目前还面临着一些问题，如活性硫和硫化锂的电子电导率极低，锂硫电池在充放电过程中形成的多硫化物会形成穿梭效应，硫在充放电过程中出现大的体积膨胀问题(≥80％)；锂负极在充放电过程中形成的锂枝晶会产生安全问题等。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种钴掺杂碳纳米管复合隔膜及其制备方法，用以提高锂硫电池中硫电子电导率、抑制多硫化物在锂硫电池中的穿梭效应对电池容量的影响并解决锂枝晶造成的安全问题。

本发明提供一种钴掺杂碳纳米管复合隔膜的制备方法，包括以下步骤：

将g-C₃N₄、葡萄糖和六水合硝酸钴混合、研磨、煅烧，得到钴掺杂碳纳米管；

将钴掺杂碳纳米管与乙醇混合后搅拌均匀，得到第一浆液；

将第一浆液抽滤在聚丙烯隔膜上，干燥后得到钴掺杂碳纳米管复合隔膜。

可选的，g-C₃N₄、葡萄糖和六水合硝酸钴的质量比为：0.5:0.1:0.01～0.5:0.3:0.05。

可选的，将第一浆液抽滤在聚丙烯隔膜上时，钴掺杂碳纳米管在聚丙烯隔膜上的面载量为0.2mg/cm²～0.5mg/cm²。

可选的，g-C₃N₄是通过将三聚氰胺或葡萄糖于磁舟中煅烧制得。

可选的，将g-C₃N₄、葡萄糖和六水合硝酸钴煅烧时的温度为700～900℃。

可选的，将g-C₃N₄、葡萄糖和六水合硝酸钴煅烧时是在氮气保护下进行的。

可选的，将钴掺杂碳纳米管与乙醇混合后搅拌均匀是通过超声波混合搅拌。

本发明还提供一种钴掺杂碳纳米管复合隔膜，由上述的钴掺杂碳纳米管复合隔膜的制备方法制备而成。

本发明的有益效果为：

本发明采用了一种钴掺杂碳纳米管复合隔膜的制备方法，其制得的钴掺杂碳纳米管的大比表面积可以在有效吸附锂硫电池充放电过程中产生的多硫化物，且碳纳米管高的电子电导率可以有效弥补活性物质硫的低的电子电导率的问题；单原子钴均匀分散在碳纳米管表面，单原子高的催化活性可以有效增强长链多硫化锂转化为短链硫化锂的动力学，提高正极活性硫的利用率，从而进一步提高了锂硫电池的电化学性能，所以此方法能够简单高效的制得钴掺杂碳纳米管复合隔膜，能在实际生产电池的工程中便利使用，市场潜力巨大，工程应用前景广阔。

附图说明