[发明专利]功能性隔膜、其制备方法和包含所述功能性隔膜的锂二次电池

说明书

本发明公开了一种功能性隔膜，其通过在隔膜的表面上涂布能够还原多硫化锂的材料以解决由多硫化锂的溶出所引起的问题而能够改善电池的容量和寿命；所述功能性隔膜的制备方法；和包含所述功能性隔膜的锂二次电池。所述功能性隔膜包含：基础隔膜；位于所述基础隔膜的表面上的导电碳层；以及形成在所述导电碳层的内部和表面中的至少一者上的金属氧化物。

技术领域

本申请要求基于2018年10月26日提交的韩国专利申请第10-2018-0129174号和2019年10月24日提交的韩国专利申请第10-2019-0132731号的优先权的权益，这些韩国专利申请的全部内容以引用的方式并入本文中。

本发明涉及一种功能性隔膜、其制备方法和包含所述功能性隔膜的锂二次电池，更具体地，涉及一种通过在隔膜的表面上涂布能够还原多硫化锂的材料以解决由多硫化锂的溶出所引起的问题而能够改善电池的容量和寿命的功能性隔膜、其制备方法和包含所述功能性隔膜的锂二次电池。

背景技术

随着对能量储存技术的关注增加并且随着其应用领域已经延伸到移动电话、平板电脑、膝上型计算机和便携式摄像机的能源并且进一步延伸到电动车辆(EV)和混合动力电动车辆(HEV)，因此对用于能量储存的电化学装置的研究和开发正稳步增长。在这方面，电化学装置是最受关注的领域，并且在它们当中，能够充电/放电的诸如锂硫电池的二次电池的开发已经成为关注的焦点。近年来，为了在开发这样的电池中改善容量密度和比能量，已经进行了新电极和电池的设计的研究和开发。

这些电化学装置当中的锂硫电池(Li-S电池)具有高能量密度(理论容量)，并且因此作为可以代替锂离子电池的下一代二次电池而受到关注。在这样的锂硫电池中，在放电期间发生硫的还原反应和锂金属的氧化反应。此时，硫从环状结构的S₈形成线性多硫化锂(LiPS)。锂硫电池具有显示出阶段性的放电电压直到多硫化物被完全还原成Li₂S为止的特性。

然而，锂硫电池的商业化的最大障碍是多硫化锂的溶出和穿梭现象，并且因此，存在锂硫电池的容量降低的大问题。也就是说，由于从正极溶出的多硫化物在有机电解液中具有高溶解度，因此可以发生通过电解液向负极的不期望的移动(PS穿梭)，从而由于正极活性材料的不可逆损失而导致容量降低以及由于硫粒子因副反应而在锂金属表面上析出而导致电池寿命缩短。为了解决这些问题，尽管正在进行各种研究，如将PS吸附材料添加到正极复合材料中或对由常规PE制成的隔膜进行改性，但是尚未提出明确的解决方案。

发明内容

【技术问题】

因此，为了解决由多硫化锂的溶出所引起的问题，本发明的目的在于提供一种功能性隔膜，其通过在隔膜的表面上涂布能够还原多硫化锂的导电碳和金属氧化物而能够改善电池的容量和寿命；其制备方法；和包含所述功能性隔膜的锂二次电池。

【技术方案】

为了实现上述目的，本发明提供一种功能性隔膜，其包含基础隔膜；位于所述基础隔膜的表面上的导电碳层；和形成在所述导电碳层的内部和表面中的至少一者上的金属氧化物。

此外，本发明提供一种功能性隔膜的制备方法，所述方法包含以下步骤：(a)在溶剂的存在下将导电碳和金属氧化物前体混合并且进行反应以制备碳-金属氧化物混合物；和(b)将所制备的碳-金属氧化物混合物涂布在基础隔膜的表面上。

此外，本发明提供一种锂二次电池，其包含正极；负极；置于所述正极与所述负极之间的上述功能性隔膜；和电解质。

【有益效果】

根据本发明的功能性隔膜、其制备方法和包含所述功能性隔膜的锂二次电池具有通过在隔膜表面上涂布能够还原多硫化锂的导电碳和金属氧化物以解决由多硫化锂的溶出所引起的问题而改善电池的容量和寿命的优势。

附图说明