[发明专利]一种锂硫电池功能隔膜、制备方法及应用和锂硫电池

说明书

本发明公开了一种锂硫电池功能隔膜、制备方法及应用和锂硫电池，锂硫电池功能隔膜包括支撑膜，所述支撑膜的一侧或两侧涂覆有第一涂层，其中一个第一涂层外涂覆有第二涂层，其中：所述第一涂层为掺杂有陶瓷颗粒的胺基聚合物层，所述第一涂层中陶瓷颗粒和胺基聚合物的质量比为(20‑40)：(30‑50)，所述第二涂层为截硫导锂功能涂层，所述截硫导锂功能涂层中包括导锂聚合物和导电添加剂，其中导锂聚合物和导电添加剂的质量比为(20‑70)：(10‑30)。该功能隔膜热稳定性好，具有双重截硫导锂功能，进一步提高了锂硫电池的安全性。

技术领域

本发明涉及锂电池技术领域，特别是涉及一种锂硫电池功能隔膜及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，越来越多的新能源电动汽车被应用于人们的日常出行，国家也大力支持和推进新能源电动汽车的市场化应用，但续航里程以及电动汽车的安全性成为民众关注的焦点，极大的制约着新能源汽车的推广和普及。电动车起火燃烧事件屡见不鲜，电性能改善的同时，提高电池的安全性，才是动力电池及电动车可持续发展的有效途径。

锂硫电池理论能量密度高达2600Wh/kg，远远高于现在商业化的锂离子电池，很好的契合了电动汽车的需求。但锂硫电池反应体系非常复杂，充放电过程中产生的多硫化物会溶解于电解质，造成活性物质损失，导致电池容量衰减，且多硫化物穿过隔膜到达负极，会与锂金属发生氧化还原反应，降低体系的库伦效率，多硫化物与负极锂的反应会造成锂枝晶的产生，使得电池存在极大的安全隐患。这种效应称之为“穿梭效应”。锂硫电池的穿梭效应极大地限制了锂硫电池容量的发挥，严重影响其循环寿命和锂硫电池的安全性。

针对上述问题，许多学者提出了解决办法。例如，人们将有序介孔炭纳米粒子、石墨烯等掺杂到硫正极中，这些方法在一定程度上能够抑制多硫化物的溶出，但在电池长效循环过程中，由于正极材料的体积膨胀，使得多硫化物不能有效地被锁定在正极体系中。

在抑制锂硫电池穿梭效应方面，隔膜扮演着至关重要的角色。但传统的聚烯烃隔膜对多硫离子基本没有阻挡作用，无法抑制多硫化物的溶出和穿梭；并且传统的聚烯烃隔膜耐热收缩性和高温稳定性较差，应用到锂硫电池中，电性能和安全性均无法满足使用要求。因此，仍需要开发一种新型锂硫电池功能隔膜来提高锂硫电池的性能。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的传统聚烯烃隔膜对多硫离子基本没有阻挡作用的技术缺陷，而提供一种锂硫电池功能隔膜，胺基聚合物层和截硫导锂功能涂层具有双重截硫导锂功能，且该隔膜稳定性好。

本发明的另一方面，是提供所述锂硫电池功能隔膜的制备方法，该方法简便易操作，先在隔膜的正极侧或正、负极两侧涂覆第一涂层，再在正极侧的第一涂层上涂覆第二涂层，形成所述锂硫电池功能隔膜。

本发明的另一方面，是提供所述锂硫电池功能隔膜在锂硫电池中的应用，该锂硫电池功能隔膜耐热收缩性和高温稳定性好，可提高锂硫电池的安全性能。

本发明的另一方面，是提供一种基于所述锂硫电池功能隔膜的锂硫电池，该锂硫电池库伦效率高达98.5-99.5％，具有良好的电性能稳定性以及安全性。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种锂硫电池功能隔膜，包括支撑膜，所述支撑膜的一侧或两侧涂覆有第一涂层，其中一个第一涂层外涂覆有第二涂层，其中：

所述第一涂层为掺杂有陶瓷颗粒的胺基聚合物层，所述陶瓷颗粒的中值粒径为0.3-0.8μm，所述第一涂层中陶瓷颗粒和胺基聚合物的质量比为(20-40)：(30-50)，所述第二涂层为截硫导锂功能涂层，所述截硫导锂功能涂层中导锂聚合物和导电添加剂的质量比为(20-70)：(10-30)。