[发明专利]锂硫电池隔膜

说明书

本发明涉及一种锂硫电池隔膜，其包括包括一基础隔膜以及一功能层，所述功能层设置在基础隔膜的表面，其中，所述功能层包括多个MoP₂纳米颗粒和多个石墨烯片，所述多个MoP₂纳米颗粒和多个石墨烯片相互混合均匀分布，该多个石墨烯片之间相互搭接或层叠设置，形成一整体的石墨烯层，所述多个MoP₂纳米颗粒附着在多个石墨烯片的表面，所述锂硫电池隔膜应用于锂硫电池时，该功能层正对该锂硫电池的阴极设置。

技术领域

本发明涉及一种锂硫电池隔膜。

背景技术

锂硫电池以硫单质为阴极，以金属锂为阳极。放电时阳极反应为锂失去电子变为锂离子，阴极反应为硫与锂离子及电子反应生成硫化物。由于发生多电子转移反应，因此，其具有很高的理论比容量，比容量高达1672mAh/g (毫安时/克)。另外，由于硫单质具备环境污染小、无毒、成本低、且原料来源广泛等特点，因此，锂硫电池受到越来越多的关注。

隔膜是锂硫电池中的一个重要组成部分，用于分离阴极和阳极，以避免内部短路，同时有助于自由锂离子在电极之间运输。锂硫电池隔膜通常为聚丙烯/聚乙烯(PP/PE)等非极性薄膜，然而，锂硫电池在放电过程中产生的多硫化物(Li₂S_x，其中，4≤x≤8)具有高极性特征，并且极易溶于电解液。多硫化物溶解引起的寄生反应严重影响了Li-S电池的循环性能和库仑效率。然而，现有技术中的锂硫电池隔膜很难抑制多硫化物扩散，进而使多硫化物在阴极和阳极之间穿梭，导致阴极含硫结构的不可逆破坏。上述隔膜的缺点导致锂硫电池的循环稳定性差，实际比容量低等一系列问题。

发明内容

有鉴于此，确有必要提供一种锂硫电池隔膜，该锂硫电池隔膜可以克服上述传统锂硫电池隔膜的缺点。本发明同时提供一种该锂硫电池隔膜的制备方法。

一种锂硫电池隔膜，包括一基础隔膜以及一功能层，所述功能层设置在基础隔膜的表面，其特征在于，所述功能层包括多个MoP₂纳米颗粒和多个石墨烯片，所述多个MoP₂纳米颗粒和多个石墨烯片相互混合均匀分布，该多个石墨烯片之间相互搭接或层叠设置，形成一整体的石墨烯层，所述多个 MoP₂纳米颗粒附着在多个石墨烯片的表面，所述锂硫电池隔膜应用于锂硫电池时，该功能层正对该锂硫电池的阴极设置。

相较于现有技术，本发明提供的锂硫电池隔膜在应用到锂硫电池上时，具有以下优点：所述锂硫电池隔膜将MoP₂纳米颗粒和石墨烯材料作为功能层设置在基础隔膜的表面，MoP₂纳米颗粒作为催化剂，可以捕获多硫化物，并在锂硫电池充电/放电过程中提高多硫化物转化活性；所述石墨烯片用作导电颗粒，为锂硫电池提供了丰富的电子通路。

附图说明

图1为本发明第一实施例提供的锂硫电池隔膜的结构示意图。

图2为本发明第一实施例提供的采用图1中锂硫电池隔膜的锂硫电池结构示意图

图3为本发明第一实施例提供的锂硫电池在锂硫电池隔膜功能层中的 MoP₂纳米颗粒面密度不同时的充放电循环性能。

图4为本发明第一实施例的锂硫电池和对比例中的锂硫电池的恒流充放电循环测试结果对比图。

图5为本发明第一实施例的锂硫电池和对比例中的锂硫电池在0.2C时的充放电电压特征曲线。

图6为本发明第一实施例的锂硫电池和对比例中的锂硫电池以0.2C的电流密度放电时的高平台区对应的比容量。

图7为对比例中的锂硫电池在放电到2.08V时阴极以及阳极对应中间产物的拉曼光谱图。

图8为本发明第一实施例中的锂硫电池在放电到2.08V时阴极以及阳极对应中间产物的拉曼光谱。