[发明专利]一种锂硒电池复合隔膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及电化学电源领域，具体涉及一种锂硒电池复合隔膜的制备方法。

背景技术

锂硒电池是一种新型锂二次电池体系，其利用单质硒作为正极，金属锂为负极，是基于锂负极与硒正极之间的双电子反应的电池，由于硒密度大，导电性好，电位高，具有很高的理论体积比容量，锂-硒电池有望用于包括智能电网和电动汽车在内的下一代储能应用中。与金属氧化物正极材料相比，比容量高，与同族硫正极相比，硒的导电性高、活性物质利用率高、容量衰减小，作为新型金属锂二次电池，具有非常重要的科研价值和应用潜力。但也存在一些基本的问题需要解决，例如硒的利用率低，锂化后的体积膨胀，低的锂离子和电子传导速率等。

不同于碳酸酯类电解液，在醚类电解液(1MLiTFSI的DOL/DME溶液)中，硒的反应机理为多步骤反应，硒与锂在放电过程中形成的放电中间产物多硒化锂易溶于醚类电解液，使硒正极活性物质质量不断减少，容量不断降低。另外，形成的多硒化锂与锂负极反应或在负极表面沉积，造成电池性能不断下降，极化增大。因此需要发展在醚类电解液中循环稳定的锂-硒电池。

目前的研究方法主要是从制备正极复合材料出发，调控正极材料的形貌和结构来抑制穿梭效应。主要是制备硒-碳复合材料，将单质硒与微孔载体或介孔载体混合加热，从而使单质硒分散在微孔载体或介孔载体的孔道内，对循环稳定性和倍率性能具有一定的提高。

但是微孔材料或介孔材料的孔道极小，上述方法难以使单质硒充分且均匀地进入微孔孔道，且先进入孔道的单质硒使微孔堵塞，难以使更多的单质硒充分进入微孔材料或介孔材料内部，导致单质硒与载体无法均匀复合，而且微孔材料或介孔材料的孔容小，负载量低，抑制穿梭效应的效果有待进一步提高。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种锂硒电池复合隔膜的制备方法，能有效阻碍多硒化物在锂负极及硒正极间来回穿梭，显著提高锂硒电池的循环性能及倍率性能。

本发明提出的一种锂硒电池复合隔膜的制备方法，包括在隔膜基体上涂覆浆料真空烘干后得到复合隔膜，所述浆料由g-C3N4、导电剂、粘结剂混合成浆得到。

优选地，所述g-C3N4的制备方法选自硬模板法、软模板法、无模板法中的一种。

优选地，所述g-C3N4以尿素、单氰胺、二氰胺、三聚氰胺中的至少一种为前驱体进行制备。

优选地，所述导电剂选自导电炭黑、碳纳米管、碳纳米纤维、乙炔黑、炭气凝胶、石墨烯中的至少一种。

优选地，所述粘结剂选自海藻酸钠、明胶、聚四氟乙烯、羧甲基纤维素钠中的至少一种。

优选地，所述g-C3N4与导电剂的质量比为8-1：1-8。

优选地，所述导电剂与粘结剂的质量比为8-1：1。

优选地，所述隔膜基体选自PE隔膜、PP隔膜、PP/PE/PP隔膜、PI隔膜、无纺布隔膜中的至少一种。

优选地，所述复合隔膜的直径为15-25mm。

优选地，所述隔膜基体的厚度为16-40μm。

优选地，所述浆料涂层的厚度为5-20μm。

优选地，所述真空烘干的温度为50-90℃，时间为12-24h。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1)本发明工艺简单、操作方便，有利于工业化生产。

2)本发明将g-C3N4作为浆料涂覆在隔膜上，使得复合隔膜含有丰富的官能团，在g-C3N4空位处能够形成吡啶-N-Li键，在g-C3N4和Li₂Se之间也能形成 C-Se键，对多硒化物具有非常好的吸附作用，能有效抑制锂硒电池充放电过程中产生的多硒离子在硒正极与锂负极之间的穿梭效应，进而显著改善锂硒电池的循环性能和倍率性能。

3)本发明中采用微尺寸的g-C3N4为涂层浆料，改善了隔膜的机械强度，以确保其在长时间循环期间对多硫化物的限制功能。

附图说明

图1为本发明g-C3N4的XRD图。

图2为本发明试验例中扣式电池循环性能的测试结果示意图。

具体实施方式

下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。

实施例1

一种锂硒电池复合隔膜的制备方法，包括在隔膜基体上涂覆浆料后真空烘干后得到复合隔膜，所述浆料由g-C3N4、导电剂、粘结剂混合成浆得到。

实施例2