[发明专利]一种锂硫电池用隔膜浆料及其应用、锂硫电池用隔膜和锂硫电池

说明书

本发明公开了一种锂硫电池用隔膜浆料，按重量分数包括：分散剂0.5‑5％，增稠剂2‑8％，粘结剂2‑10％，氮化硼纳米颗粒5‑15％，导电炭5‑20％，余量为去离子水。将该隔膜浆料通过微凹版逆向辊涂方式单侧涂覆在基膜表面后，形成锂硫电池涂层隔膜。该锂硫电池涂层隔膜在提高离子电导率的同时耐热性能也得到了提升，且热收缩性能较好，其应用于锂硫电池后表现出良好的安全性能。

技术领域

本发明涉及锂硫电池隔膜技术领域，特别是涉及一种锂硫电池用隔膜浆料及其制成的隔膜和应用。

背景技术

随着全球经济的快速发展，工业化进程的逐步加快，2019年面临的能源问题越来越严重，新型可再生能源的开发已经刻不容缓，同时环境问题已经成为全人类面临的挑战，寻求新型绿色储能手段早已成为全人类的共识。

单质硫具有极高的理论容量和能量密度，同时硫兼具无毒、环境友好，原材料广泛，成本低廉的优点。因此锂硫电池被预为下一代极具开发前景的储能系统，将会对电动汽车行业的未来发展起到关键性的作用。

锂硫电池的主要结构分为正极、负极、电解液、隔膜，其中隔膜能起到隔离正负极接触造成的短路并提供锂离子在充放电过程中的迁移通道。传统的锂电池隔膜居多采用微孔聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)隔膜，随着电池性能要求的提高，单纯的普通隔膜已难以满足要求。

锂硫电池使用普通隔膜，会出现穿梭效应(硫在电极反应中生成可溶性多硫化锂，导致正极容量损失)，在基材表面涂覆一层导电炭，溶出的多硫化锂会在导电剂界面发生反应生成不溶性的硫化锂Li₂S，使其无法向负极移动，有效抑制了穿梭效应的发生，但只是单纯的涂覆一层导电剂，电池的安全性能无法保障，热缩性能差。

中国发明专利(公开号：CN 108878749A)公开了一种隔膜及其制备方法，该隔膜的两侧表面上形成有涂胶层，其中一侧涂胶层表面涂碳层，另一侧涂胶层表面涂氮化硼层。该隔膜利用氮化硼的高热导性和高强度，应用于锂硫电池可得到高效稳定的锂硫电池。但是该隔膜制备工艺复杂，两侧涂胶层叠加涂碳层和氮化硼层，使得隔膜整体厚度较厚。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中制备工艺复杂，隔膜整体厚度较厚的缺陷，而提供一种锂硫电池用隔膜浆料，该隔膜浆料中添加了氮化硼纳米颗粒和导电炭，对基膜进行单侧涂覆，可使得隔膜整体厚度降低，并且可有效改善所制备的隔膜的性能。

本发明的另一个目的，是提供一种锂硫电池涂层隔膜，该隔膜在基膜表面单侧涂覆上述隔膜浆料，热收缩性能较好，其应用于锂硫电池后表现出良好的安全性能。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种锂硫电池用隔膜浆料，包括以下质量百分数的组分：分散剂0.5-5％，增稠剂2-8％，粘结剂2-10％，氮化硼纳米颗粒5-15％，导电炭5-20％，余量为去离子水。

在上述技术方案中，所述氮化硼纳米颗粒的粒径为40-60nm。

在上述技术方案中，所述导电炭为石墨烯、碳纳米管、人造石墨、炭黑中的一种或任意比例的组合。

在上述技术方案中，所述增稠剂为羧甲基纤维素钠、聚乙烯酰胺、聚丙烯酸盐、聚氧化乙烯中的一种或任意比例的组合；所述分散剂为脂肪酸环氧乙烷、聚乙二醇、聚丙烯酸钠盐中的一种或任意比例的组合；粘结剂为丙烯酸酯、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛中的一种或任意比例的组合。

上述锂硫电池用隔膜浆料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：取去离子水和分散剂，混合均匀后加入氮化硼纳米颗粒，均匀分散得混合液A；

步骤2：取去离子水和和分散剂，混合均匀后加入导电炭，均匀分散得混合液B；