[发明专利]一种用于锂硫电池的功能性隔层的制备方法及根据制备方法得到的功能性隔层

说明书

本发明涉及一种用于锂硫电池功能性隔层的制备方法及根据制备方法得到的功能性隔层，包括以下步骤：第一步，制备四氧化三铁空心球；第二步，制备MXene‑四氧化三铁复合材料；将研磨过的MAX相陶瓷粉体浸入质量分数为30％～50％的HF溶液，升温、搅拌，离心后将产物用去离子水洗涤至中性，干燥后得到MXene；将第一步中制备的四氧化三铁空心球和MXene按照质量比1:3～5混合并溶于100～200mL去离子水中，之后超声得到混合均匀的溶液，在120～160℃条件下进行喷雾干燥，收集产物得到用于锂硫电池的功能性隔层。本发明可有效缓解了现有技术制备的锂硫电池中多硫化物“穿梭效应”明显，并解决电池的电化学性能不稳定的缺陷。

技术领域

本发明涉及材料化学技术领域，具体涉及一种用于锂硫电池功能性隔层的制备方法及根据制备方法得到的功能性隔层。

背景技术

随着当今世界对新能源的迫切要求，越来越多的清洁能源被应用在电力和动力设备中。锂离子电池，作为轻便、高比能、环境友好、可循环使用等优点，成为众多储能设备的首选。

单质硫作为锂硫电池的正极材料，理论容量达到1675mAh/g，理论能量密度可达到2600Wh/kg，在以后锂电池的发展中具有重要地位。但是由于单质硫及其充放电过程的中间产物导电性差，多硫化物在反应过程中存在穿梭效应等问题，导致正极材料的利用率一直处于较低的水平，影响着其实际应用。

除了硫正极和锂负极的飞速发展，改性隔层材料的研究也被广泛关注。普通的隔膜在锂硫电池中起到隔绝正负极、避免发生短路并且实现离子的穿梭和电解液的浸润的作用。改性隔层材料除了起到普通隔膜的上述作用以外，还能够通过物理受限或化学吸附可溶的多硫化物，改善电池的长循环稳定性。因此对于隔膜的改进也是锂硫电池研究的一个关键点。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种用于锂硫电池的功能性隔层的制备方法用作锂硫电池功能性隔层，可有效缓解了现有技术制备的锂硫电池中多硫化物“穿梭效应”明显，并解决电池的电化学性能不稳定的缺陷。

本发明是通过如下技术方案实现的：

提供一种用于锂硫电池的功能性隔层的制备方法，包括以下步骤：

第一步，制备四氧化三铁空心球；

第二步，制备MXene-四氧化三铁复合材料；

将研磨过的MAX相陶瓷粉体浸入质量分数为30％～50％的HF溶液，升温、搅拌，离心后将产物用去离子水洗涤至中性，干燥后得到MXene；将第一步中制备的四氧化三铁空心球和MXene按照质量比1:3～5混合并溶于100～200mL去离子水中，之后超声得到混合均匀的溶液，在120～160℃条件下进行喷雾干燥，收集产物得到用于锂硫电池的功能性隔层。

进一步的，制备四氧化三铁空心球包括以下步骤：

A，制备前驱体：取0.6-1mol硝酸铁，10-20ml甘油，溶于50-100mL异丙醇中，搅拌均匀，随后加入1-5mL去离子水，搅拌均匀，转移至反应釜中，200-220℃保温反应12-24小时，随炉冷却后离心获得前驱体产物；

B，前驱体离心洗涤干燥：去离子水三次，乙醇三次，后置于60℃烘箱中烘干；

C，升温煅烧：将干燥后的前驱体移至管式炉中，在氩气气氛下升温至400-500℃，升温速率为1-5℃/min，保温4-6小时，自然冷却得到四氧化三铁空心球。

进一步的，第二步中，MAX相陶瓷粉体浸入HF溶液中升温至50～90℃，磁力搅拌12～24小时。

进一步的，MXene的干燥环境为烘箱中60～80℃干燥12～24小时。