[发明专利]锂硫电池用二氧化钛胶体改性隔膜及其制备方法和锂硫电池

权利要求书

1.锂硫电池用二氧化钛胶体改性隔膜，其特征在于，包括聚丙烯隔膜和聚丙烯隔膜双面表面上包覆的厚度为1-4μm的纳米级致密均匀的二氧化钛胶体层；所述锂硫电池用二氧化钛胶体改性隔膜的制备方法包括以下步骤：

1)在容器中加入乙醇和氨水，搅拌5-30min，加入有机钛盐后于42-48℃的水浴中搅拌3-8h，得到具有丁达尔效应的二氧化钛胶体；其中，氨水与乙醇的体积比例为1：160-1：440，有机钛盐与乙醇的体积比为1：150-1：300；

2)使用浸渍-提拉的方法，将聚丙烯隔膜快速放入二氧化钛胶体中，浸泡5-30s后，匀速提拉出，自然晾干后转移至干燥箱干燥，干燥温度为40-60℃，干燥时间为30-60min；

3)重复步骤2)1-3次，将包覆后的隔膜转移至真空干燥箱干燥，干燥温度为40-60℃，干燥时间为5-24h得到二氧化钛胶体包覆后的隔膜。

2.根据权利要求1所述锂硫电池用二氧化钛胶体改性隔膜，其特征在于，所述锂硫电池用二氧化钛胶体改性隔膜靠正极一侧表面还包覆有多孔碳球；所述多孔碳球的制备方法如下：无水乙醇、去离子水和浓氨水加入到反应釜中，搅拌中加入正硅酸乙酯，然后加入间苯二酚搅拌15-30min后加入甲醛反应20-24h，然后改变反应温度为78-82℃，反应28-30h，自然冷却静止获得沉淀物；将沉淀物放于管式炉在氮气氛围中780-810℃碳化3h后得到SiO₂@PF粉末，将SiO₂@PF粉末在2-3M NaOH溶液中55-65℃刻蚀20-24h，用去离子水抽滤洗涤除去杂质，然后105-115℃真空干燥后得到多孔碳球。

3.根据权利要求1所述锂硫电池用二氧化钛胶体改性隔膜，其特征在于，所述的有机钛盐为钛酸异丙酯、钛酸四丁酯、钛酸四乙酯中的一种。

4.根据权利要求1所述锂硫电池用二氧化钛胶体改性隔膜，其特征在于，步骤2)中匀速提拉的速度为0.5-5cm·s-1，自然晾干时间为5-15min。

5.一种权利要求2所述锂硫电池用二氧化钛胶体改性隔膜的制备方法，其特征在于，二氧化钛胶体包覆后的隔膜靠正极一侧表面还包覆有多孔碳球，其制备方法包括以下步骤：将多孔碳球、粘结剂和分散剂在高速分散机下混合搅拌制备成浆料，涂覆在二氧化钛胶体改性隔膜靠正极一侧表面，自然晾干后58-62℃真空干燥24h后得到多孔碳球复合TiO₂胶体叠层包覆隔膜，其中分散剂由异丙醇与去离子水组成。

6.根据权利要求5所述锂硫电池用二氧化钛胶体改性隔膜的制备方法，其特征在于，粘结剂选自LA132，其在浆料中的质量分数为3-8％。

7.根据权利要求5或6所述锂硫电池用二氧化钛胶体改性隔膜的制备方法，其特征在于，分散剂中异丙醇与去离子水体积比为2-4：1。

8.一种锂硫电池，其特征在于，包括正极、负极、电解质和权利要求1或权利要求2所述锂硫电池用二氧化钛胶体改性隔膜。

9.根据权利要求8所述锂硫电池，其特征在于，正极为纯硫正极或多孔空心碳/硫复合正极，负极为金属锂片。