[发明专利]一种氟化石墨烯/硫复合材料及其制备方法和在锂电池上的应用

权利要求书

1.一种电池隔膜，其特征在于，所述隔膜包括基底层和氟化石墨烯/硫复合材料层，所述氟化石墨烯/硫复合材料层位于基底层至少一侧表面，所述氟化石墨烯/硫复合材料层包括氟化石墨烯/硫复合材料；

所述氟化石墨烯/硫复合材料是以氟化石墨烯和硫为原料，利用高温焙烧方法，制备得到所述氟化石墨烯/硫复合材料；

高温条件下，硫形成自由基，与氟化石墨烯上的氟发生亲核取代反应，部分或全部C-F键变成了C-S键。

2.根据权利要求1所述的电池隔膜，其特征在于，所述氟化石墨烯/硫复合材料是通过如下方法制备得到的：

（a）将氟化石墨烯和硫粉混合均匀；

（b）惰性气氛中，在150-180℃下加热5-15小时，然后升温至350-500℃，继续加热5-15小时，制备得到氟化石墨烯/硫复合材料。

3.根据权利要求2所述的电池隔膜，其特征在于，步骤（a）的混合过程辅以搅拌或研磨。

4.根据权利要求2所述的电池隔膜，其特征在于，步骤（b）的惰性气氛为氮气、氦气或氩气气氛。

5.根据权利要求1或2所述的电池隔膜，其特征在于，所述氟化石墨烯的质量百分含量为10-50wt%；所述硫的质量百分含量为50-90wt%。

6.根据权利要求5所述的电池隔膜，其特征在于，所述氟化石墨烯的质量百分含量为15-35wt%；所述硫的质量百分含量为65-85wt%。

7.根据权利要求1所述的电池隔膜，其特征在于，所述氟化石墨烯通过如下方法制备得到：

1）以氟化石墨作为电极组装成电池，放电后，取出含氟化石墨电极材料的极片，将其在有机溶剂中进行超声剥离，得到氟化石墨烯；

或者，

2）通过电解氟化石墨方法制得：将氟化石墨作为电解电极，组装成电解池，通电电解，得到氟化石墨烯。

8.根据权利要求1所述的电池隔膜，其特征在于，所述氟化石墨烯通过如下方法制备得到：

利用机械剥离方法，把氟化石墨分散在有机溶剂中，高速剪切，超声剥离，再离心分离，过滤、洗涤、烘干，制备得到所述氟化石墨烯。

9.根据权利要求1所述的电池隔膜，其特征在于，所述氟化石墨烯的制备方法包括如下步骤：

（1）将氟化石墨分散在有机溶剂中，110-150℃下加热回流3-8小时；

（2）把步骤（1）所得的混合物进行高速剪切3-8小时；

（3）将步骤（2）所得溶液进行高速离心处理，收集上层部分，抽滤、洗涤、冷冻烘干，得到所述氟化石墨烯。

10.根据权利要求9所述的电池隔膜，其特征在于，步骤（1）的有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮。

11.根据权利要求9所述的电池隔膜，其特征在于，步骤（2）的高速剪切转数为11000-15000r/min。

12.根据权利要求1所述的电池隔膜，其中，所述氟化石墨烯/硫复合材料层的厚度为5-100微米。

13.权利要求1-12任一项所述的电池隔膜的制备方法，所述方法包括如下步骤：

i）将氟化石墨烯/硫复合材料与溶剂混合，配制成浆料；

ii）将步骤i）的浆料涂覆在基底层至少一侧表面，干燥，制备得到氟化石墨烯/硫复合材料层，即制备得到所述电池隔膜。

14.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于，所述浆料中氟化石墨烯/硫复合材料的浓度为1-5mg/mL。

15.一种锂离子电池，所述锂离子电池包括权利要求1-12任一项所述的电池隔膜。