[发明专利]一种纳米花状CoIn2S4颗粒/石墨烯复合修饰的隔膜

说明书

本发明提供的一种纳米花状CoIn₂S₄颗粒/石墨烯复合修饰的隔膜，包括隔膜，和位于隔膜表面的由质量比为5～8:1的纳米花状CoIn₂S₄颗粒和还原氧化石墨烯复合而成的复合材料。制备方法：将CoCl₂·6H₂O、InCl₃·4H₂O和硫代乙酰胺按摩尔比1:2加入DMF和乙二醇的体积比1:1的混合溶剂中，180～200℃下反应18～24h；离心清洗后在400～600℃热处理3～6h，得到纳米花状CoIn₂S₄颗粒，与还原氧化石墨烯和PVDF按质量比(5～8):1:1的比例加入NMP中，超声后抽滤于隔膜上得到。本发明所得隔膜在抑制穿梭效应的同时加速LiPSs转化动力学，提升锂硫电池的倍率。

技术领域

本发明属于锂硫电池隔膜领域，具体涉及一种纳米花状CoIn₂S₄颗粒/石墨烯复合修饰的隔膜。

背景技术

锂硫(Li-S)电池具有远高于现有锂离子电池的理论能量密度，是最具潜力的新一代储能器件。然而，由于Li-S电池中的关键问题，如多硫化物(LiPSs) 的“穿梭”流失，单质硫和放电产物的绝缘性等，阻碍了Li-S电池由实验室基础研究向商业化的转换。最近的研究中，催化转化策略被引入到Li-S电池体系，多种材料显示出对多硫化合物转化动力学的促进作用，其中二元过渡金属硫化物 (binary transitional metal sulfides,b-TMS)对LiPSs具有很强的吸附和催化转化作用，可抑制穿梭效应，因此被应用于正极和隔膜修饰，然而电池的倍率和循环稳定性还有待提升。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种纳米花状CoIn₂S₄颗粒 /石墨烯复合修饰的隔膜，在抑制穿梭效应的同时加速LiPSs的转化动力学。

一种纳米花状CoIn₂S₄颗粒/石墨烯复合修饰的隔膜，其特征在于，包括隔膜，和位于隔膜表面的由纳米花状CoIn₂S₄颗粒和还原氧化石墨烯复合而成的复合材料；所述复合材料中纳米花状CoIn₂S₄颗粒和还原氧化石墨烯的质量比为 5～8:1，纳米花状CoIn₂S₄颗粒的尺寸为1～3μm。

进一步地，位于隔膜表面的由纳米花状CoIn₂S₄颗粒和还原氧化石墨烯复合而成的复合材料的厚度为20～50μm。

一种制备上述纳米花状CoIn₂S₄颗粒/石墨烯复合修饰的隔膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：将CoCl₂·6H₂O、InCl₃·4H₂O和硫代乙酰胺按照摩尔比为1:2:8的比例加入N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和乙二醇的体积比为1:1的混合溶剂中，搅拌后得到混合溶液；其中，混合溶液中CoCl₂·6H₂O的浓度为1mol/L；

步骤2：将上述混合溶液置于特氟龙内胆的不锈钢反应釜中，在180～200℃下反应18～24h，自然冷却至室温后得到反应产物；

步骤3：将上述反应产物用无水乙醇离心清洗2～3次，再用去离子水离心清洗2次，获得沉淀物；

步骤4：将上述沉淀物烘干后，在400～600℃氮气或惰性气体环境下热处理 3～6h，自然冷却至室温，得到纳米花状CoIn₂S₄颗粒；