[发明专利]一种高比容量的锂硫电池隔膜材料及其制备方法

说明书

本发明属于锂硫电池的技术领域，具体的涉及一种高比容量的锂硫电池隔膜材料及其制备方法。该高比容量的锂硫电池隔膜材料为氮化钒介晶纳米片。首先通过水热法合成Na₂V₆O₁₆纳米片；然后通过在氨气气氛下加热处理制得氮化钒介晶纳米片。该隔膜材料采用氮化钒介晶纳米片，可以减少多硫化物的溶解，极佳的电导率推动了多硫化物的转换，加快反应，促进了电化学反应的进行。

技术领域

本发明属于锂硫电池的技术领域，具体的涉及一种高比容量的锂硫电池隔膜材料及其制备方法。

背景技术

随着社会的发展，人们对于能源的需求越来越大，所以亟需环境友好、循环寿命长、高容量与能量密度的电池。锂硫电池因其理论比容量高达1672mAh/g和理论能量密度高达2600Wh/kg，远超商业用的锂离子电池而备受关注；此外单质硫具有含量丰富，价格低廉，对环境友好等特点，因此单质硫是优良的储能材料，在减少化石燃料使用以及减轻温室效应等方面具有光明的前景。

然而锂硫电池的缺陷亦十分明显，其中活性物质硫和反应终产物硫化锂是电子和离子的绝缘体,严重影响锂硫电池的倍率性能；此外充放电过程中产生的多硫化物能够溶解在电解液中，在浓差影响下，造成飞梭效应，导致活性材料损失，容量迅速衰退。上述问题严重制约了锂硫电池实现商业化的进程，而如何有效解决这些问题成为加快锂硫电池发展的关键性因素。

发明内容

本发明的目的在于针对上述存在的缺陷而提供一种高比容量的锂硫电池隔膜材料及其制备方法，该隔膜材料采用氮化钒介晶纳米片，可以减少多硫化物的溶解，极佳的电导率推动了多硫化物的转换，加快反应，促进了电化学反应的进行。

本发明的技术方案为：一种高比容量的锂硫电池隔膜材料为氮化钒介晶纳米片。

所述高比容量锂硫电池隔膜材料的制备方法，首先通过水热法合成Na₂V₆O₁₆纳米片；然后通过在氨气气氛下加热处理制得氮化钒介晶纳米片。

所述高比容量锂硫电池隔膜材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备Na₂V₆O₁₆纳米片：首先将十二水合钒酸钠和氟化铵加入至水与乙二胺的混合溶液中进行混合搅拌得到均匀溶液，然后将所得均匀溶液转移至反应釜中进行水热反应，完成后冷却至室温；通过离心收集沉淀物并洗涤、干燥，得到Na₂V₆O₁₆纳米片；

(2)制备氮化钒介晶纳米片：将步骤(1)制备所得的Na₂V₆O₁₆纳米片置于管式炉中，在氨气气氛下加热处理，然后冷却至室温，将所得粉末洗涤、干燥得到氮化钒介晶纳米片。

所述步骤(1)中十二水合钒酸钠为0.48～0.60g；氟化铵为0.150～0.185g；水与乙二胺的混合溶液中水为20～25mL，乙二胺为12～15mL。

所述步骤(1)中混合搅拌为磁力搅拌，搅拌时间为30分钟。

所述步骤(1)中水热反应的温度为180～200℃，反应时间为10～12小时。

所述步骤(1)中将离心收集的沉淀物采用蒸馏水洗涤三次，在60℃下干燥10～12小时。

所述步骤(2)中加热处理具体为：以升温速率为1～2℃/min加热至600～700℃，保温2～3小时。

所述步骤(2)中所得粉末采用蒸馏水洗涤三次，在60℃下烘干。，