[发明专利]一种新型锂硫电池三层复合隔膜的制备方法

权利要求书

1.一种锂硫电池三层复合隔膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)表面修饰纳米Si₃N₄颗粒的制备：取一定量的纳米Si₃N₄粉末，巯基硅烷偶联剂，甲苯加入到三口烧瓶中，超声分散10-60min，将分散后的溶液在100-150℃下搅拌20-36h，然后将溶液在40-70℃下真空干燥10-20h，得到纳米颗粒，得到的纳米颗粒在45-55℃下用二氯甲烷在索氏提取器中进行索氏提取50-60h；提取后的纳米颗粒分散在质量分数为66.7％的双氧水中，在75-85℃下搅拌反应3-5h，抽滤，干燥，得到表面修饰的纳米Si₃N₄颗粒；

(2)铸膜液的配制：将高分子聚合物，能溶解聚合物的溶剂混合后，在60-80℃下熟化12-24h、搅拌24-36h，然后静置脱泡24-48h，静置时设置温度梯度降并保温一段时间以充分脱泡，得到均匀无泡铸膜液；所述高分子聚合物为聚偏氟乙烯和聚丙烯腈，高分子聚合物的质量浓度为10-25％，其中聚偏氟乙烯和聚丙烯腈的质量比为1-9：1；

(3)三层复合隔膜的制备：将商用锂离子电池隔膜平铺在光滑洁净的玻璃板上，将所得均匀无泡铸膜液浇注到商用锂离子电池隔膜表面，用刮刀刮制成湿膜，并控制湿膜厚度为30-50μm，所制备湿膜在空气中预蒸发5s-30min后浸入混合凝固浴中，在混合凝固浴中交换1-10min后得到初成型隔膜，然后将所制备的初成型隔膜浸入去离子水中交换6-24h，取出，晾干，得到两层复合隔膜；称取一定质量的步骤(1)中制备的表面修饰的纳米Si₃N₄颗粒和粘结剂在研钵中研磨30-60min，然后加入一定量的N-甲基吡咯烷酮继续研磨15-30min，得到充分研磨的混合物，将所制备充分研磨的混合物作为无机涂层用刮刀刮涂在上述两层复合隔膜表面，控制涂层为一定厚度，得到三层复合隔膜。

2.根据权利要求1所述的一种锂硫电池三层复合隔膜的制备方法，其特征在于：所述巯基硅烷偶联剂为3-巯丙基三乙氧基硅烷，3-巯丙基三甲氧基硅烷中的一种。

3.根据权利要求1所述的一种锂硫电池三层复合隔膜的制备方法，其特征在于：所述表面修饰的纳米Si₃N₄颗粒制备中纳米Si₃N₄粉末、巯基硅烷偶联剂、甲苯的比例为1g：1.8-9.5g：100-200ml。

4.根据权利要求1所述的一种锂硫电池三层复合隔膜的制备方法，其特征在于所述能溶解聚合物的溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基乙酰胺中的一种。

5.根据权利要求1所述的一种锂硫电池三层复合隔膜的制备方法，其特征在于所述静置脱泡时的温度梯度降为5-20℃/h，保温时间为30-60min。

6.根据权利要求1所述的一种锂硫电池三层复合隔膜的制备方法，其特征在于所述混合凝固浴的组成为：水与二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、二甲基乙酰胺、磷酸三乙酯中的一种或多种，水的含量为60-90VOL％。

7.根据权利要求1所述的一种锂硫电池三层复合隔膜的制备方法，其特征在于所述无机涂层中表面修饰的纳米Si₃N₄颗粒、粘结剂、N-甲基吡咯烷酮的质量比为1：0.1-0.5：1-5。

8.根据权利要求1所述的一种锂硫电池三层复合隔膜的制备方法，所述粘结剂为聚乙烯醇、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、羧甲基纤维素钠中的一种。

9.根据权利要求1所述的一种锂硫电池三层复合隔膜的制备方法，所述无机涂层的厚度为3-15μm。