锂硫电池用隔膜自支撑凝胶电解质的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种锂硫电池用隔膜自支撑凝胶电解质的制备方法，步骤包括：1、电解引发具有流动性的预聚合电解液：将配制的溶液置于两电极体系中，充电后恒压，形成具有流动性的预聚合电解液；2、制备原位聚合隔膜支撑的凝胶电解质：将步骤1制成的电解液倒入装有隔膜容器中，密封，室温下静置，隔膜上形成自支撑的凝胶电解质。本发明专利技术采用电解引发聚合反应出具有流动性的预聚合电解液，浸于隔膜，得到的隔膜支撑的聚合物凝胶电解质；不需要进一步处理，即可直接应用于锂硫电池体系中，不仅有效地提高了锂硫电池循环过程中的库伦效率，并且提高了电池的比容量性，还最大程度节约了能耗，降低了成本，适于锂硫电池的商品化生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于锂硫电池
，特别是涉及一种锂硫电池用隔膜自支撑凝胶电解质的制备方法。
技术介绍
锂硫电池由于具有非常高的理论能量密度(-2600Wh/kg)，而且具有原料丰富、价格便宜、容易制备等特点而得到广泛的研究。但是，锂硫电池在充放电过程中，会有多硫化物(LixSy，如Li2S8，Li2S6，Li2S4，Li2S3，Li2S2，Li2S)生成，这些多硫化物易溶于电解液中会造成活性物质从电极中溶解脱出，导致电池容量出现急速的衰减；而且，溶解的多硫化物会在电解液中迁移扩散到负极，并与负极的锂发生反应，从而形成一种氧化还原穿梭效应(shuttle)，故而锂硫电池的库伦效率非常低。为提高库伦效率，尝试在电解液中添加大量的硝酸锂(LiNO3)，LiNO3的降解会在锂金属表面形成钝化层，阻止多硫根(Sy2-)与金属锂的反应，防止shuttle效应的出现，从而提升了库伦效率。但是，LiNO3在锂硫电池体系中是一种消耗性的物质，一旦电解液中的LiNO3消耗完毕后，电池立即停止充放电循环，因此该方法在锂硫电池体系中不具有实施性。
技术实现思路
本专利技术为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种有效提高锂硫电池电池循环过程中的库伦效率和比容量，节约能耗，成本低廉，适于锂硫电池商品化生产的锂硫电池用隔膜自支撑凝胶电解质的制备方法。本专利技术包括如下技术方案：锂硫电池用隔膜自支撑凝胶电解质的制备方法，其特点是：包括以下制备步骤:步骤1：电解引发具有流动性的预聚合电解液(1)采用1,3-二氧环戊烷(DOL)作为溶剂，采用双(三氟甲基磺酰)亚胺锂(LiTFSI)作为锂盐；将锂盐加入到溶剂中，溶解形成饱和溶液；(2)将步骤1(1)配制的溶液置于两电极体系中，采用电池测试系统将两电极以0.01-1mA/cm2充电到4.0-5.0V，然后恒压1-24h，形成具有流动性的预聚合电解液；步骤2：制备原位聚合隔膜支撑的凝胶电解质将步骤1制成具有流动性的预聚合电解液倒入装有裁剪好的隔膜容器中，密封，室温下静置1-15天，取出隔膜，隔膜上形成自支撑的凝胶电解质，完成本专利技术锂硫电池用隔膜自支撑凝胶电解质的制备过程。本专利技术还可以采用如下技术措施：所述隔膜为celgard隔膜。本专利技术具有的优点和积极效果：本专利技术采用电解引发聚合反应出具有流动性的预聚合电解液，将隔膜浸没于处于溶液状态的电解液中，室温静置后，溶剂的自聚合反应在隔膜的表面和孔隙内原位发生，得到的隔膜支撑的聚合物凝胶电解质；不需要进一步处理，即可直接应用于锂硫电池体系中，不仅有效地提高了锂硫电池电池循环过程中的库伦效率，并且提高了电池的比容量性，还最大程度节约了能耗，降低了成本，适于锂硫电池的商品化生产。附图说明图1是本专利技术制作的锂硫电池用隔膜自支撑凝胶电解质的库伦效率与目前公知锂硫电池库伦效率对比图。具体实施方式为能进一步公开本专利技术的
技术实现思路
、特点及功效，特例举以下实例详细说明如下。锂硫电池用隔膜自支撑凝胶电解质的制备方法，包括以下制备步骤:步骤1：电解引发具有流动性的预聚合电解液(1)采用1,3-二氧环戊烷(DOL)作为溶剂，采用双(三氟甲基磺酰)亚胺锂(LiTFSI)作为锂盐；将锂盐加入到溶剂中，溶解形成饱和溶液；(2)将步骤1(1)配制的溶液置于两电极体系中，采用电池测试系统将两电极以0.01-1mA/cm2充电到4.0-5.0V，然后恒压1-24h，形成具有流动性的预聚合电解液；步骤2：制备原位聚合隔膜支撑的凝胶电解质将步骤1制成具有流动性的预聚合电解液倒入装有裁剪好的celgard隔膜容器中，密封，室温下静置1-15天，取出celgard隔膜，celgard隔膜上形成自支撑的凝胶电解质，完成本专利技术锂硫电池用隔膜自支撑凝胶电解质的制备过程。采用本专利技术实施例1制出的原位电聚合凝胶电解质和目前公知电解质分别制作相同型号的锂硫电池常温下进行库伦效率测试，形成如图1所示对比图，从图1看出，本专利技术制作的凝胶电解质制成电池的库伦效率远高于目前公知电解质制成电池的库伦效率。尽管上面对本专利技术的优选实施例进行了描述，但是本专利技术并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本专利技术的启示下，在不脱离本专利技术宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式。这些均属于本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
锂硫电池用隔膜自支撑凝胶电解质的制备方法，其特征在于：包括以下制备步骤:步骤1：电解引发具有流动性的预聚合电解液(1)采用1,3‑二氧环戊烷(DOL)作为溶剂，采用双(三氟甲基磺酰)亚胺锂(LiTFSI)作为锂盐；将锂盐加入到溶剂中，溶解形成饱和溶液；(2)将步骤1(1)配制的溶液置于两电极体系中，采用电池测试系统将两电极以0.01‑1mA/cm2充电到4.0‑5.0V，然后恒压1‑24h，形成具有流动性的预聚合电解液；步骤2：制备原位聚合隔膜支撑的凝胶电解质将步骤1制成具有流动性的预聚合电解液倒入装有裁剪好的隔膜容器中，密封，室温下静置1‑15天，取出隔膜，隔膜上形成自支撑的凝胶电解质，完成本专利技术锂硫电池用隔膜自支撑凝胶电解质的制备过程。

【技术特征摘要】
1.锂硫电池用隔膜自支撑凝胶电解质的制备方法，其特征在于：包括以
下制备步骤:
步骤1：电解引发具有流动性的预聚合电解液
(1)采用1,3-二氧环戊烷(DOL)作为溶剂，采用双(三氟甲基磺酰)亚
胺锂(LiTFSI)作为锂盐；将锂盐加入到溶剂中，溶解形成饱和溶液；
(2)将步骤1(1)配制的溶液置于两电极体系中，采用电池测试系统将两电
极以0.01-1mA/cm2充电到4.0-5.0V，然后恒压...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟海，丁飞，王春花，陈振宇，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十八研究所，
类型：发明
国别省市：天津;12