[发明专利]一种锂硫电池多功能隔膜及其制备方法

权利要求书

1.一种锂硫电池多功能隔膜，包括隔膜基体，其特征在于，所述隔膜基体的至少一个表面覆有改性涂层，所述改性涂层为含有聚多巴胺、碳材料和催化材料的复合涂层，所述催化剂为金属硫化物、金属碳化物、金属氧化物中的一种或多种。

2.如权利要求1所述的多功能隔膜，其特征在于，所述改性涂层的厚度为0.5-50μm。

3.如权利要求1所述的多功能隔膜，其特征在于，所述金属硫化物为二硫化铁、二硫化钛、二硫化钼中的一种或几种；所述金属碳化物为碳化钛；所述金属氧化物为五氧化二钒、二氧化钛中的一种或两种。

4.如权利要求1所述的多功能隔膜，其特征在于，所述碳材料为零维碳材料、一维碳材料、二维碳材料、三维碳材料中的至少一种。

5.如权利要求1所述的多功能隔膜，其特征在于，所述碳材料为经过氮、磷、硫、氧中的一种或多种元素掺杂改性的碳材料。

6.如权利要求1-5中任一项所述的多功能隔膜，其特征在于，所述隔膜基体包括聚烯烃多孔膜、聚酰亚胺多孔膜、聚甲基丙烯酸甲酯多孔膜、聚偏氟乙烯多孔膜、聚丙烯腈多孔膜中的任一种。

7.一种如权利要求1-6中任一项所述的多功能隔膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将氨水、碳材料、表面活性剂、有机溶剂、去离子水混合均匀，得到溶液A；

将盐酸多巴胺、去离子水混合均匀，得到溶液B；

(2)在搅拌条件下，将溶液B加入到溶液A中进行反应，得到聚多巴胺/碳的悬浊液；

(3)将聚多巴胺/碳悬浊液离心分离，洗涤，将洗涤的产物与去离子水制成聚多巴胺/碳分散液；

(4)将聚多巴胺/碳分散液、催化材料、增稠剂、分散剂和粘结剂混合均匀，得到多功能隔膜浆料；

(5)将多功能隔膜浆料涂覆在隔膜基体的表面，干燥，即得到锂硫电池多功能隔膜。

8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，溶液A中的氨水、碳材料、表面活性剂、有机溶剂与去离子水的质量比为1：(0.01-65)：(0.325-16.25)：(20-95)：(45-230)；溶液B中的盐酸多巴胺与去离子水的质量比为1：(1-50)；

所述步骤(2)中，溶液A与溶液B质量比为1：(5-100)；

所述步骤(4)中，以质量份计，各原料的用量分别为：聚多巴胺/碳分散液50-100份、催化材料0.001-10份、增稠剂0.0001-0.5份、分散剂0.0001-1份和粘结剂0.2-5份。

9.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，表面活性剂为聚醚硬脂酸酯二甲基硅氧烷、磺酸基二异辛酯钠、烷基萘磺酸盐、叔烷基多元醇聚乙烯醚、聚醚改性硅油、聚氧乙烯甘油醚、聚丙二醇-环氧乙烷、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚中的一种或多种；

有机溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、氮甲基甲酰胺、氮甲基吡咯烷酮中的一种或多种；

步骤(4)中，所述增稠剂为羧甲基纤维素钠、甲基羟乙基纤维素、聚氧化乙烯、海藻酸钠、聚丙烯酰胺中的一种或多种；

所述分散剂为聚丙烯酸、聚丙烯酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的一种或多种；

所述粘结剂为聚丙烯酸酯、聚乙烯醇、苯乙烯-丁二烯共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物中的一种或多种。

10.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，反应的时间为10-48h；

所述步骤(3)中，洗涤是采用质量含量为0.5％-3％表面活性剂的去离子水洗涤3-6次；聚多巴胺/碳分散液的固含量为1％-20％。