[发明专利]高效率高寿命锂硫电池隔膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高效率高寿命锂硫电池隔膜及其制备方法，高效率高寿命锂硫电池隔膜的制备方法包括以下步骤：将锂硫芳纶浆料涂覆在基膜上，在基膜上形成锂硫芳纶涂层，进行第一次萃取，再在锂硫芳纶涂层上涂覆油性PVDF浆料，进行第二次萃取，得到所述高效率高寿命锂硫电池隔膜，本发明高效率高寿命锂硫电池隔膜可以改善电池的寿命问题，主要利用间位芳纶作为网状骨架，并且在芳纶浆料中添加石墨烯，使网状结构产生导电来容纳多硫化合物，并且芳纶具有很高的机械强度防止硫在充放电过程中因体积的扩大缩小，导致电池损坏。

技术领域

本发明属于锂硫电池隔膜技术领域，具体来说涉及一种高效率高寿命锂硫电池隔膜及其制备方法。

背景技术

锂硫电池因为是一种高比容量、低成本和低污染等优点一直处于比较高的研发方向，目前锂硫电池所暴露的问题主要为使用寿命低一般循环在10～20次左右容量衰减特别快，主要原因为锂硫电池的最终放电产物Li2Sn(n＝1～2)电子绝缘且不溶于电解液,沉积在导电骨架的表面；部分硫化锂脱离导电骨架,无法通过可逆的充电过程反应变成硫或者是高阶的多硫化物,造成了容量的极大衰减。

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高效率高寿命锂硫电池隔膜的制备方法。

本发明的另一目的是提供上述制备方法获得的高效率高寿命锂硫电池隔膜，该高效率高寿命锂硫电池隔膜将放电产物截在隔膜表面，让隔膜表面形成一种可导电并且可容纳多硫化合物网状结构，并且让单质硫正极紧密粘接隔膜表面的网状涂层，极大的缩减硫化锂脱离导电骨架空间，让其在充放电时充分转变成硫或者高阶段的多硫化物，时电池产生效率的同时延长所使用的寿命。

本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的。

一种高效率高寿命锂硫电池隔膜的制备方法，包括以下步骤：

将锂硫芳纶浆料涂覆在基膜上，在基膜上形成锂硫芳纶涂层，进行第一次萃取，再在锂硫芳纶涂层上涂覆油性PVDF浆料，进行第二次萃取，得到所述高效率高寿命锂硫电池隔膜，其中，

制备所述锂硫芳纶浆料的方法，包括以下步骤：

1)在密闭环境内，于80～100℃将氯化锂、第一二甲基乙酰胺和间位芳纶纤维混合均匀，以使所述间位芳纶纤维溶解在第一二甲基乙酰胺中，得到第一浆料，其中，按质量份数计，所述氯化锂、第一二甲基乙酰胺和间位芳纶纤维的比为(2～4)：(78～82)：(18～22)；

在所述步骤1)中，通过搅拌4～6h实现所述混合均匀。

2)向所述第一浆料中加入第二二甲基乙酰胺，搅拌20～30min，加入第一碳酸二甲酯搅拌20～30min，再加入第二浆料搅拌20～30min，其中，按质量份数计，所述第一浆料、第二二甲基乙酰胺、第一碳酸二甲酯和第二浆料的比为(22～25)：(30～35)：(5～10)：(30～43)，制备所述第二浆料的方法包括：将气相钛酸钡、石墨烯和三丙二醇混合均匀，用砂磨机砂磨10～15min，按质量份数计，气相钛酸钡、石墨烯和三丙二醇的比为(5～10)：(10～15)：(75～85)。

在上述技术方案中，制备所述油性PVDF浆料的方法，包括以下步骤：将PVDF粉体与第三二甲基乙酰胺搅拌40～50min，以使PVDF粉体溶解在第三二甲基乙酰胺中，加入第二碳酸二甲酯，再搅拌20～30min，再加入聚乙二醇，搅拌30～40min，得到所述油性PVDF浆料，其中，按质量份数计，所述PVDF粉体、第三二甲基乙酰胺、第二碳酸二甲酯和聚乙二醇的比为(2～5)：(55～60)：(5～12)：(25～30)。

在上述技术方案中，所述第一次萃取采用的萃取槽为10个小槽，前3个小槽内为去离子水与第四二甲基乙酰胺按不同质量比混合的萃取液并形成凝固浴，剩余小槽内为去离子水，其中，前3个小槽内凝固浴中去离子水与第四二甲基乙酰胺的质量比依次为3:2、1:1以及2:3。