[发明专利]一种锂硫电池用分级结构涂层隔膜及其制备方法

权利要求书

1.一种锂硫电池用分级结构涂层隔膜，所述锂硫电池用分级结构涂层隔膜包括MnO/N-C材料和基膜；

所述MnO/N-C材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将乙酸锰、配位有机物和桥配体溶解于有机溶剂中，进行水热反应，得到反应产物；

步骤(1)中，所述配位有机物为苯甲酸、对苯二甲酸和甲酸中的至少一种；

所述桥配体为2,6-萘二羧酸、丙二酸、均苯三甲酸和对苯二甲酸中的至少一种；

(2)将所述反应产物过滤，得到固体，为锰基配位聚合物；

(3)将所述锰基配位聚合物在氩气气氛或者氦气气氛中加热，得到MnO/C前驱体；

(4)将所述MnO/C前驱体在氮气气氛中加热，得到MnO/N-C材料。

2.根据权利要求1所述的锂硫电池用分级结构涂层隔膜，其特征在于：步骤(1)中，所述有机溶剂为二甲基甲酰胺、二乙基甲酰胺和二甲基亚砜中的至少一种；

所述乙酸锰和所述配位有机物的摩尔比为1：1～10；

所述桥配体的羧基数与配位有机物的羧基数之比为1.5～6：1；

所述乙酸锰和配位有机物为反应物质；所述反应物质和所述有机溶剂的质量比为1：10～50。

3.根据权利要求1或2所述的锂硫电池用分级结构涂层隔膜，其特征在于：步骤(1)中，所述乙酸锰和配位有机物先溶解于所述有机溶剂中，然后再加入所述桥配体；

步骤(2)中，还包括过滤后对所述反应产物洗涤和干燥的步骤。

4.根据权利要求3所述的锂硫电池用分级结构涂层隔膜，其特征在于：所述乙酸锰和配位有机物溶解于所述有机溶剂中，搅拌10～48h后再加入所述桥配体；

所述洗涤为采用水和乙醇清洗至pH为中性；所述干燥为在60～120℃条件下真空干燥12～24h。

5.根据权利要求1或2所述的锂硫电池用分级结构涂层隔膜，其特征在于：步骤(1)中，所述水热反应在密闭环境中进行；所述水热反应的温度为180～210℃，时间为6～16h；

步骤(3)中，所述加热的温度为500～600℃；保温时间为1～5h；

步骤(4)中，所述加热的温度为900～1200℃；保温时间为1～5h；

步骤(4)中，所述氮气气氛中，氮气的纯度为99.9％。

6.根据权利要求5所述的锂硫电池用分级结构涂层隔膜，其特征在于：步骤(3)中，所述加热的升温速率为1～5℃/min；步骤(4)中，所述加热的升温速率为1～5℃/min。

7.根据权利要求1或2所述的锂硫电池用分级结构涂层隔膜，其特征在于：所述MnO/N-C材料具有独特的分级结构，MnO颗粒被均匀的薄碳层覆盖，嵌入氮掺杂碳微晶片中。

8.根据权利要求7所述的锂硫电池用分级结构涂层隔膜，其特征在于：所述氮掺杂碳微晶片的厚度为290～310nm。

9.根据权利要求1所述的锂硫电池用分级结构涂层隔膜，其特征在于：所述基膜为PP膜。

10.权利要求1-9中任一项所述的锂硫电池用分级结构涂层隔膜的制备方法，包括如下步骤：将所述MnO/N-C材料和粘结剂混合，得到浆料，然后将其涂覆于所述基膜上。

11.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于：所述粘结剂为聚偏氟乙烯树脂粘结剂、聚氧化乙烯粘结剂和聚乙烯吡咯烷酮粘结剂中的至少一种；

所述MnO/N-C材料和粘结剂的质量比为5～10：1；

所述涂覆前对所述浆料和所述基膜进行加热。

12.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于：所述加热的温度为40～60℃。

13.一种锂硫电池，包括权利要求1-9中任一项所述的锂硫电池用分级结构涂层隔膜。