[发明专利]一种协同作用机制锂硫隔膜及其制备方法和锂硫电池

权利要求书

1.一种协同作用机制锂硫隔膜，其特征在于：包括隔膜基膜(2)以及分别涂覆在隔膜基膜(2)两侧的正极侧功能层(1)和负极侧功能层(3)，所述正极侧功能层(1)的组分包括多孔导电碳材料，所述负极侧功能层(3)的组分包括纳米氧化物材料。

2.根据权利要求1所述的一种协同作用机制锂硫隔膜，其特征在于：所述多孔导电碳材料为阵列型或球形的碳纳米管、导电炭黑、导电氧化石墨烯、导电还原石墨烯、乙炔黑、科琴黑、导电石墨和导电碳纤维中的至少一种，其添加量为正极侧功能层(1)总重的0.5％-20％。

3.根据权利要求2所述的一种协同作用机制锂硫隔膜，其特征在于：所述纳米氧化物材料为纳米氧化铝、纳米勃姆石、纳米陶瓷纤维、纳米氧化钨、纳米氧化锌和纳米氧化钛中的至少一种，其添加量为负极侧功能层(3)总重的25％-45％。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种协同作用机制锂硫隔膜，其特征在于：所述正极侧功能层(1)的组分还包括分散剂、粘结剂、表面活性剂和混合溶剂，所述负极侧功能层(3)的组分也还包括分散剂、粘结剂、表面活性剂和水。

5.根据权利要求4所述的一种协同作用机制锂硫隔膜，其特征在于：所述正极侧功能层(1)中的分散剂为聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基硫酸钠、十六烷基三甲基溴化铵和氯乙烯聚合物中的至少一种，其添加量为正极侧功能层(1)总重的0.1％-5％；正极侧功能层(1)中的粘结剂为聚丙烯酸、聚偏氟乙烯、丙烯腈共聚物、聚乙烯醇、丁苯橡胶乳液、聚四氟乙烯和聚丙烯酰胺中的至少一种，其添加量为正极侧功能层(1)总重的0.5％-10％。

6.根据权利要求5所述的一种协同作用机制锂硫隔膜，其特征在于：所述正极侧功能层(1)中的表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、聚乙二醇、烷基酚聚氧乙烯醚、季铵盐类化合物、氟碳类表面活性剂、聚醚类和十二烷基苯磺酸钠中的至少一种，其添加量为正极侧功能层(1)总重的0.1％-10％；正极侧功能层(1)中的混合溶剂为有机溶剂和水的混合液，有机溶剂为乙醇、甲醇、丙酮和正丁醇中的至少一种，水与有机溶剂的质量比为1：1-6：1，且混合溶剂添加量为正极侧功能层(1)总重的60％-80％。

7.根据权利要求6所述的一种协同作用机制锂硫隔膜，其特征在于：所述负极侧功能层(3)中的分散剂为羧甲基纤维素、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮和十二烷基硫酸钠中的至少一种，其添加量为负极侧功能层(3)总重的0.1％-3％；负极侧功能层(3)中的粘结剂为聚丙烯酸、聚偏氟乙烯和丁苯橡胶中的至少一种，其添加量为负极侧功能层(3)总重的1％-10％；负极侧功能层(3)中的表面活性剂为羧甲基纤维素钠、聚乙二醇、季铵盐类化合物、十二烷基磺酸钠、烷基磺酸盐、季铵盐类化合物和直链烷基苯磺酸钠中的至少一种，其添加量为负极侧功能层(3)总重的0.1％-10％。

8.一种如权利要求1-7中任一项所述的协同作用机制锂硫隔膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、制备正极侧功能层(1)浆料

将多孔导电碳材料与对应的分散剂分散在混合溶剂中，通过砂磨处理或超声处理，从而得到多孔导电碳材料分散液；向多孔导电碳材料分散液中再加入相应的分散剂，经搅拌均匀后再加入对应的粘结剂和表面活性剂，然后再进行搅拌形成均匀的正极侧功能膜浆料；

步骤二、制备负极侧功能层(3)浆料

将纳米氧化物材料、对应的分散剂和水进行混合搅拌分散，从而得到纳米氧化物材料分散液；向纳米氧化物材料分散液中加入对应的表面活性剂和粘结剂，然后再进行搅拌形成均匀的负极侧功能膜浆料；

步骤三、涂覆制备锂硫隔膜

将上述正、负极侧功能层浆料分别涂覆在隔膜基膜(2)的两侧，形成正、负极侧功能层，从而得到了协同作用机制锂硫隔膜。