[发明专利]锂硫电池用功能性隔膜及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种锂硫电池用功能性隔膜及其制备方法和应用，制备方法包括以下步骤：将第一浆料涂覆在基膜的正极侧，在基膜上得到第一涂层，将第二浆料涂覆在基膜的负极侧并形成第二涂层，得到锂硫电池用功能性隔膜，其中，第一浆料的制备方法为：将分散剂与第一溶剂混合，搅拌均匀，再加入碳类导体和第一粘结剂，搅拌均匀，砂磨，得到第一浆料；第二浆料的制备方法为：在第二溶剂中加入不饱和羧酸和第二粘结剂，搅拌均匀，得到第二浆料，不饱和羧酸为烯酸类。本发明的制备方法可以提高隔膜的离子电导率，有利于减轻电池极化，从而提高电池的倍率性能。

技术领域

本发明属于电池隔膜技术领域，具体来说涉及一种锂硫电池用功能性隔膜及其制备方法和应用。

背景技术

锂硫电池具有高能量密度、高理论容量等优点，此外，原料丰富易得、成本低等特点也推动了其市场的快速增长。但锂硫电池目前仍存在电池循环性能差、倍率性能低及安全稳定性能差的问题，这些问题与电池隔膜的特性密切相关。

动力锂离子电池主要由正极、负极、电解液、隔膜及壳体组成。隔膜在电池中起着阻隔正负极电子电导,允许液离子自由通过，从而实现离子传导,是电池、循环能力和安全性能的重要决定因素。

正极硫在放电过程中，会从环状的S₈转化为线性结构的多硫化锂(Li2Sx，x＝8、6、4和2)。在Li₂S₈、Li₂S₆、Li₂S₄和Li₂S₂多硫化锂中，具有高的硫氧化数的多硫化锂(Li2Sx，通常x4)特别容易溶解在亲水性电解液中。由于浓度差，溶解在电解液中的多硫化锂从正极向远处扩散即产生“穿梭效应”。“穿梭效应”导致多硫化锂从正极流失，使活性物质减少，硫的利用率降低，导致容量下降。传统锂电池隔膜的孔结构不能有效阻挡多硫化锂的穿梭，此外，传统隔膜的疏水性、低极性、低表面能等不足导致隔膜吸液率低、保液性差，进而导致离子电导率低，影响电池性能。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种锂硫电池用功能性隔膜的制备方法。

本发明的另一目的是提供上述制备方法获得的锂硫电池用功能性隔膜。

本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的。

一种锂硫电池用功能性隔膜的制备方法，包括以下步骤：

将第一浆料涂覆在基膜的正极侧，在所述基膜上得到第一涂层，将第二浆料涂覆在所述基膜的负极侧并形成第二涂层，得到所述锂硫电池用功能性隔膜，其中，

所述第一浆料的制备方法为：将分散剂与第一溶剂混合，搅拌均匀，再加入碳类导体和第一粘结剂，搅拌均匀，砂磨，得到所述第一浆料，所述分散剂为聚丙烯酸铵盐、三甲铵盐酸盐和聚乙二醇中的一种或两种以上的混合物，所述碳类导体为石墨烯、Super-p或炭黑，所述第一粘结剂为PVDF(聚偏氟乙烯)或聚丙烯酸酯类；

所述第二浆料的制备方法为：在第二溶剂中加入不饱和羧酸和第二粘结剂，搅拌均匀，得到所述第二浆料，所述不饱和羧酸为烯酸类，所述第二粘结剂为聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚乙烯醇(PVA)或聚环氧乙烯(PEO)。

在上述技术方案中，所述第一溶剂为水和酒精的混合物，按质量份数计，所述水和酒精的比为(1～20)：1，优选为(1～15)：1。

在上述技术方案中，所述第二溶剂为水和酒精的混合物，按质量份数计，所述水和酒精的比为(1～15)：(1～6)，优选为(1～10)：(1～5)。

在上述技术方案中，所述烯酸类为丙烯酸、丁烯酸或十八烯酸。

在上述技术方案中，所述分散剂为所述第一溶剂的0.5～7wt％。