[发明专利]用于高温锂硫电池的多功能复合隔膜、其制备方法和应用

权利要求书

1.一种用于高温锂硫电池的多功能复合隔膜，其特征在于：以聚酰亚胺(PI)隔膜作为基体，在聚酰亚胺(PI)隔膜两侧，分别结合金属纳米线(MNWs)-石墨烯纳米片(GN)混合制备的MNWs-GN复合材料层和快锂离子导体氧化物(FLCO)-柔性聚合物(FP)混合制备的FLCO-FP复合材料层，形成MNWs-GN/PI/FLCO-FP复合隔膜材料；其中金属纳米线(MNWs)中的M为金属。

2.根据权利要求1所述用于高温锂硫电池的多功能复合隔膜，其特征在于：所述MNWs-GN复合材料层作为硫化物的吸附-锚定-转化功能层，所述FLCO-FP复合材料层作为抑制金属枝晶生长功能层。

3.根据权利要求1所述用于高温锂硫电池的多功能复合隔膜，其特征在于：所述金属纳米线(MNWs)采用金属铜纳米线、金属镍纳米线、金属银纳米线、金属钴纳米线中的任意一种或者任意几种的混合纳米材料；

或者，所述快锂离子导体氧化物(FLCO)为锂镧锆氧化合物(Li_xLa_yZr_zO_n)、锂型蒙脱石(Li_xSi_yV_zO_n)、Li_1.3Al_0.3Ti_1.7(PO₄)₃(LATP)中的任意一种或者任意几种的混合氧化物；

或者，所述柔性聚合物(FP)采用聚氧丙烯(PPO)、聚碳酸酯(PC)、聚氧乙烯(PEO)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)中的任意一种或者任意几种的混合聚合材料。

4.一种权利要求1所述用于高温锂硫电池的多功能复合隔膜的制备方法，其特征在于：首先采用聚酰亚胺(PI)隔膜作为基体，然后采用刮涂法，在聚酰亚胺(PI)隔膜两侧分别刮涂金属纳米线-石墨烯纳米片复合材料(MNWs-GN)涂层和快锂离子导体氧化物-柔性聚合物复合材料(FLCO-FP)涂层，分别将金属纳米线-石墨烯纳米片复合材料(MNWs-GN)涂层和快锂离子导体氧化物-柔性聚合物复合材料(FLCO-FP)涂层进行固化，从而制备MNWs-GN/PI/FLCO-FP复合隔膜。

5.根据权利要求4所述用于高温锂硫电池的多功能复合隔膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

a.MNWs-GN复合材料的制备：

采用聚酰亚胺(PI)隔膜作为基体，将金属纳米线(MNWs)、石墨烯纳米片(GN)、乙炔黑和聚偏氟乙烯(PVDF)在N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶剂中混合，制成浆料，并将浆料涂覆在聚酰亚胺(PI)隔膜的一侧表面上，得到金属纳米线-石墨烯纳米片复合材料(MNWs-GN)涂层，然后在真空烘箱中干燥6-10h，使金属纳米线-石墨烯纳米片复合材料(MNWs-GN)涂层固化结合在聚酰亚胺(PI)隔膜上，获得MNWs-GN/PI膜；

b.FLCO-FP复合材料的制备：

将柔性聚合物(FP)和快锂离子导体氧化物(FLCO)颗粒在有机溶剂中进行分散混合，形成白色乳浊液，然后将白色乳浊液涂覆在MNWs-GN/PI膜的聚酰亚胺(PI)隔膜的另一侧表面上，得到快锂离子导体氧化物-柔性聚合物复合材料(FLCO-FP)涂层，然后在真空烘箱中干燥6-10h，使快锂离子导体氧化物-柔性聚合物复合材料(FLCO-FP)涂层固化结合在聚酰亚胺(PI)隔膜上，从而得到MNWs-GN/PI/FLCO-FP隔膜。