锂硫电池用高电导浆料以及基于其的隔膜和应用制造技术

本发明专利技术公开了一种锂硫电池用高电导浆料以及基于其的隔膜和应用，锂硫电池用高电导浆料的制备方法包括以下步骤：将水与乙醇混合，再加入分散剂，搅拌均匀，得到第一混合液，将第二混合液与第一混合液混合，搅拌均匀后放入砂磨机内砂磨30～90min，得到锂硫电池用高电导浆料，第二混合液为氨类导锂聚合物、单宁酸、碳类导体和造孔添加剂的混合物。本发明专利技术通过在聚烯烃隔膜表面引入功能层，一方面防止多硫化物的生成，避免产生穿梭效应；另一方面，功能层的引入可以提高隔膜表面的极性，从而提高隔膜的电解液浸润性，同时可以促进锂离子的迁移，提高隔膜的离子电导率和锂离子迁移数，最终改善电池的循环性能和倍率性能。

High conductivity slurry for lithium sulfur battery and its diaphragm and Application

The invention discloses a high conductivity slurry for lithium sulfur battery and a diaphragm and application based on the slurry. The preparation method of the high conductivity slurry for lithium sulfur battery comprises the following steps: mixing water with ethanol, adding dispersant, stirring uniformly, obtaining the first mixed liquid, mixing the second mixed liquid with the first mixed liquid, mixing uniformly, putting it into a sanding mill for 30-90min to obtain lithium sulfur The second mixture is a mixture of lithium polymer, tannic acid, carbon conductor and pore forming additive. By introducing a functional layer on the surface of the polyolefin membrane, on the one hand, the invention prevents the formation of polysulfide and avoids the shuttle effect; on the other hand, the introduction of the functional layer can improve the polarity of the membrane surface, thereby improving the electrolyte wettability of the membrane, at the same time, it can promote the migration of lithium ions, improve the ionic conductivity and the migration number of lithium ions of the membrane, and finally improve the battery's Cycle performance and rate performance.

【技术实现步骤摘要】
锂硫电池用高电导浆料以及基于其的隔膜和应用
本专利技术属于电池隔膜
，具体来说涉及一种锂硫电池用高电导浆料以及基于其的隔膜和应用。
技术介绍
锂硫电池即正极(阴极cathode)是硫，负极(阳极anode)是金属锂组成的电池，其理论比容量为1675mAh/g，理论比能量为2600Wh/kg。由于正极硫的导电性很差导致其不能直接作为正极使用，一般来说是和导电剂混合来增加其导电性，导电剂一般是SuperP、炔黑等，用量在10％-50％不等。正极硫在放电过程中会变为溶于电解质的多硫化合物，多硫化合物会穿过隔膜到锂负极处，与锂反应再回到正极侧，这个过程叫做穿梭效应。穿梭效应是锂硫电池循环稳定性最大的障碍。负极锂在循环过程中会有枝晶生成，枝晶生长过大会刺穿隔膜造成内部短路，枝晶也会脱落变成死锂。聚烯烃材料具有物理化学性能稳定、防水、成本低、机械性能好、电化学性能稳定等优势而在隔膜行业广泛应用，但其疏水性、低极性、低表面能等不足导致隔膜吸液率低、保液性差，离子电导率低，影响电池性能。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种锂硫电池用高电导浆料的制备方法。本专利技术的另一目的是提供上述制备方法获得的锂硫电池用高电导浆料，该锂硫电池用高电导浆料能够解决传统电池隔膜无法抑制穿梭效应的缺陷，改善隔膜表面极性，提高其吸液保液的能力。本专利技术的另一目的是提供一种采用所述隔膜的电池。本专利技术的目的是通过下述技术方案予以实现的。一种锂硫电池用高电导浆料的制备方法，包括以下步骤：1)将水与乙醇混合，再加入分散剂，搅拌均匀，得到第一混合液，其中，按质量份数计，所述水、乙醇和分散剂的比为(1～20)：1：(0.01～0.1)，所述分散剂为聚丙烯酸铵盐、三甲铵盐酸盐和聚乙二醇中的一种；2)将第二混合液与所述第一混合液混合，搅拌均匀后放入砂磨机内砂磨30～90min，得到所述锂硫电池用高电导浆料，其中，所述第二混合液为氨类导锂聚合物、单宁酸、碳类导体和造孔添加剂的混合物，按质量份数计，所述氨类导锂聚合物、单宁酸、碳类导体和造孔添加剂的比为(5～60)：(5～14)：(10～40)：(0.5～7)，所述第二混合液为所述第一混合液的1～25wt％，所述氨类导锂聚合物为聚乙烯醇磷酸铵和/或多聚磷酸铵，所述碳类导体为石墨烯、Super-p或炭黑，所述造孔添加剂为氯化锂、聚乙烯吡咯烷酮和硝酸钠中的一种。上述制备方法获得的锂硫电池用高电导浆料。一种隔膜，将所述锂硫电池用高电导浆料涂覆在聚烯烃膜的正极侧上，干燥后在聚烯烃膜上得到涂层，所述聚烯烃膜以及位于其上的涂层为所述隔膜。在上述技术方案中，所述涂层的厚度为1～8微米。在上述技术方案中，所述聚烯烃膜为聚乙烯膜或聚丙烯膜。在上述技术方案中，所述涂覆的方式为辊涂。一种采用所述隔膜的电池。在上述技术方案中，硫为电池的正极，锂片为电池的负极。本专利技术通过在聚烯烃隔膜(聚烯烃膜)表面引入功能层(涂层)，一方面防止多硫化物的生成，避免产生穿梭效应；另一方面，功能层的引入可以提高隔膜表面的极性，从而提高隔膜的电解液浸润性，同时可以促进锂离子的迁移，提高隔膜的离子电导率和锂离子迁移数，最终改善电池的循环性能和倍率性能。具体实施方式下面结合具体实施例进一步说明本专利技术的技术方案。下述实施例所用搅拌机为双行星动力混合机，型号：HY-DLH43L，生产厂家：广州红尚机械科技有限公司；下述实施例所用砂磨设备为全陶瓷纳米研磨机，型号：PT-5L，生产厂家为东莞市品诺机械设备有限公司。对比例1)将水与乙醇混合，再加入分散剂，搅拌2min至均匀，得到第一混合液，其中，按质量份数计，水、乙醇和分散剂的比为3：1：0.02，分散剂为聚丙烯酸铵盐；2)将第三混合液与第一混合液混合，用搅拌机搅拌40min至均匀后放入砂磨机内砂磨1小时，得到浆料，其中，第三混合液为氨类导锂聚合物、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、碳类导体和造孔添加剂的混合物，按质量份数计，氨类导锂聚合物、PVP、碳类导体和造孔添加剂的比为10：3：10：0.6，第三混合液为第一混合液的7wt％，氨类导锂聚合物为聚乙烯醇磷酸铵，碳类导体为Super-p，造孔添加剂为聚乙二醇。实施效果：将对比例所得浆料涂覆在聚烯烃膜正极侧，涂覆的方式为辊涂，于70℃干燥0.5min后在聚烯烃膜上得到厚度为2微米的涂层，聚烯烃膜以及位于其上的涂层为隔膜，其中，聚烯烃膜为聚丙烯膜。经测试，该隔膜的分解电压为4.6V，130℃下1小时热缩率为1.4％，抗拉伸强度1550Kg/cm2，吸液率：200％，离子电导率：1.55×10-3s/cm-1采用硫为正极，锂片为负极，组装成电池，在0.5C的倍率下循环100圈后容量保持率为78％，电池循环20圈后，平均库伦效率为90.84％。实施例1一种锂硫电池用高电导浆料的制备方法，包括以下步骤：1)将水与乙醇混合，再加入分散剂，搅拌2min至均匀，得到第一混合液，其中，按质量份数计，水、乙醇和分散剂的比为3：1：0.01，分散剂为聚丙烯酸铵盐；2)将第二混合液与第一混合液混合，用搅拌机搅拌40min至均匀后放入砂磨机内砂磨1小时，得到锂硫电池用高电导浆料，其中，第二混合液为氨类导锂聚合物、单宁酸、碳类导体和造孔添加剂的混合物，按质量份数计，氨类导锂聚合物、单宁酸、碳类导体和造孔添加剂的比为5：5：10：0.6，第二混合液为第一混合液的5wt％，氨类导锂聚合物为聚乙烯醇磷酸铵，碳类导体为Super-p，造孔添加剂为氯化锂。碳类导体可对硫离子形成还原位点，预防多硫化物的生成；氨类聚合物对锂离子具有去溶剂化效应，可促进锂离子的传输，两种物质制备得到锂硫电池用高电导浆料。单宁酸是一种植物多酚，分子极性较高，与电解液的亲和性好，同时，对各种基材均具有较好的粘附作用，采用辊涂的方式制备出满足锂离子电池要求的高电导涂层隔膜，解决了涂层易脱落的问题。实施例2一种锂硫电池用高电导浆料的制备方法，包括以下步骤：1)将水与乙醇混合，再加入分散剂，搅拌2min至均匀，得到第一混合液，其中，按质量份数计，水、乙醇和分散剂的比为8：1：0.045，分散剂为三甲铵盐酸盐；2)将第二混合液与第一混合液混合，用搅拌机搅拌40min至均匀后放入砂磨机内砂磨1小时，得到锂硫电池用高电导浆料，其中，第二混合液为氨类导锂聚合物、单宁酸、碳类导体和造孔添加剂的混合物，按质量份数计，氨类导锂聚合物、单宁酸、碳类导体和造孔添加剂的比为37：14：34：6.8，第二混合液为第一混合液的10wt％，氨类导锂聚合物为多聚磷酸铵，碳类导体为炭黑，造孔添加剂为聚乙烯吡咯烷酮。实施例3一种锂硫电池用高电导浆料的制备方法，包括以下步骤：1)将水与乙醇混合，再加入分散剂，搅拌2min至均匀，得到第一混合液，其中，按质量份数计，水、乙醇本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂硫电池用高电导浆料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n1)将水与乙醇混合，再加入分散剂，搅拌均匀，得到第一混合液，其中，按质量份数计，所述水、乙醇和分散剂的比为(1～20)：1：(0.01～0.1)，所述分散剂为聚丙烯酸铵盐、三甲铵盐酸盐和聚乙二醇中的一种；/n2)将第二混合液与所述第一混合液混合，搅拌均匀后放入砂磨机内砂磨30～90min，得到所述锂硫电池用高电导浆料，其中，所述第二混合液为氨类导锂聚合物、单宁酸、碳类导体和造孔添加剂的混合物，按质量份数计，所述氨类导锂聚合物、单宁酸、碳类导体和造孔添加剂的比为(5～60)：(5～14)：(10～40)：(0.5～7)，所述第二混合液为所述第一混合液的1～25wt％，所述氨类导锂聚合物为聚乙烯醇磷酸铵和/或多聚磷酸铵，所述碳类导体为石墨烯、Super-p或炭黑，所述造孔添加剂为氯化锂、聚乙烯吡咯烷酮和硝酸钠中的一种。/n

【技术特征摘要】
1.一种锂硫电池用高电导浆料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将水与乙醇混合，再加入分散剂，搅拌均匀，得到第一混合液，其中，按质量份数计，所述水、乙醇和分散剂的比为(1～20)：1：(0.01～0.1)，所述分散剂为聚丙烯酸铵盐、三甲铵盐酸盐和聚乙二醇中的一种；
2)将第二混合液与所述第一混合液混合，搅拌均匀后放入砂磨机内砂磨30～90min，得到所述锂硫电池用高电导浆料，其中，所述第二混合液为氨类导锂聚合物、单宁酸、碳类导体和造孔添加剂的混合物，按质量份数计，所述氨类导锂聚合物、单宁酸、碳类导体和造孔添加剂的比为(5～60)：(5～14)：(10～40)：(0.5～7)，所述第二混合液为所述第一混合液的1～25wt％，所述氨类导锂聚合物为聚乙烯醇磷酸铵和/或多聚磷酸铵，所述碳类导体为石墨烯、Super-p或炭黑，所述造孔添...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁海朝，徐锋，苏柳，苏碧海，
申请(专利权)人：河北金力新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13