[发明专利]一种用于锂硫电池功能性隔膜涂层材料及其制备方法

权利要求书

1.一种用于锂硫电池功能性隔膜涂层材料，其特征在于，该功能性隔膜涂层材料由金属卟啉和粘接剂构成，其中，所述金属卟啉主要由卟啉配体、以及位于卟啉配体内部的中间金属元素组成，所述中间金属元素为排除锂元素后的金属元素；所述金属卟啉与所述粘接剂的质量比为9:1～2:1；

所述金属卟啉具有如式(I)所示的化学结构：

式(I)中，R₁为烃基、苯基、羧酸基或酯基；R₂为烃基、氰基、苯基或卤素元素；x代表所述中间金属元素，具体为Co、Ti、Fe、Zn、Ni、Cr或Sc。

2.如权利要求1所述用于锂硫电池功能性隔膜涂层材料，其特征在于，所述粘接剂为聚偏氟乙烯(PVDF)、丁苯橡胶(SBR)、羟甲基纤维素(CMC)、聚丙烯酸(PAA)、聚丙烯腈(PAN)或聚丙烯酸酯(PEA)中的一种。

3.制备如权利要求1－2任意一项所述用于锂硫电池功能性隔膜涂层材料的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

(1)将粘接剂加入到N-甲基吡咯烷酮或去离子水中，并通过磁力搅拌辅助分散，得到第一共混物；

(2)向所述步骤(1)得到的所述第一共混物中加入金属卟啉，并通过磁力搅拌辅助分散，得到第二共混物；该第二共混物即含有如权利要求1－2任意一项所用于锂硫电池功能性隔膜涂层材料，能够用于制备锂硫电池功能性隔膜涂层。

4.如权利要求3所述方法，其特征在于，所述步骤(2)是先合成金属卟啉，然后再向所述步骤(1)得到的所述第一共混物中加入金属卟啉；所述金属卟啉的合成满足如下合成路线：

其中，R₁为烃基、苯基、羧酸基或酯基；R₂为烃基、氰基、苯基或卤素元素；x具体为Co、Ti、Fe、Zn、Ni、Cr或Sc。

5.如权利要求4所述方法，其特征在于，所述金属卟啉的合成包括以下子步骤：

(S1)将式(III)化合物加到乙酸酐和丙酸的共混物中得到第一溶液，在100℃～180℃下回流搅拌20min～60min得到式(III)化合物的均相溶液；所述乙酸酐和丙酸的共混物是由乙酸酐与丙酸按0.5/20～1.5/20的体积比混合得到的；所述式(III)化合物的质量与所述乙酸酐和丙酸的共混物的体积之比为1g:10ml～1g:40ml；

(S2)向所述步骤(S1)得到的所述式(III)化合物的均相溶液中加入式(II)化合物得到第二溶液，在100℃～180℃下回流搅拌0.5h～2h后，冷却后清洗，接着在60℃～100℃下干燥得到第一粉末；所述第二溶液中，所述式(II)化合物与所述式(III)化合物的质量比为1/2～1/3；

(S3)将所述步骤(S2)得到的第一粉末加入到丙酮溶液中得到第三溶液，用索氏提取器在80℃～120℃下回流抽提至索氏提取器中的丙酮颜色为透明，在70℃～90℃下干燥得到第二粉末；所述第三溶液中，所述第一粉末的质量与所述丙酮溶液的体积之比为10g:400mL～50g:400mL；

(S4)将所述步骤(S3)得到的第二粉末加到吡啶中得到第四溶液，在100℃～150℃下回流溶解1h～3h得到所述第二粉末均相溶液，在1℃～5℃下冷却10h～24h，然后过滤，接着清洗，并在50℃～100℃下干燥得到式(IV)化合物；所述第四溶液中，所述第二粉末的质量与所述吡啶的体积之比为10g:10mL～50g:10mL；

(S5)将所述步骤(S4)得到的式(IV)化合物和用于提供中间金属元素的醋酸盐加到无水二甲基甲酰胺得到第五溶液，在130℃～170℃氮气氛围下回流12h～24h，冷却后过滤，接着清洗，并在50℃～80℃下干燥得到式(I)化合物；所述第五溶液中，所述式(IV)化合物和所述醋酸盐的质量比为0.5/1～1.8/1，所述无水二甲基甲酰胺的体积与所述式(IV)化合物的质量之比为30mL:0.5g～30mL:1.5g，所述中间金属元素为Co、Ti、Fe、Zn、Ni、Cr或Sc。