一种高循环性能电池制造技术

本发明专利技术公开了一种高循环性能电池，其包括正极、负极、隔膜及电解液，隔膜包括基膜及涂覆于基膜表面的硫化铜锌/多孔空心SiO

【技术实现步骤摘要】
一种高循环性能电池
本专利技术属于电池

技术介绍
工业与信息化社会的蓬勃发展对储能材料提出了更高的要求。理论上锂硫电池的能量密度大约是2600Wh·kg-1,最高比容量高达1675mAh·g-1以上,远远超出目前已实用化的锂电体系。除此之外,硫具有原材料成本极低,环境友好等特点。因而锂硫电池成为了极具开发前景的储能材料。但是由于单质硫较差的导电性以及多硫化锂溶解穿梭等因素造成锂硫电池出现正极材料的活性物质利用率大幅下降、电池循环性能差的问题，限制了锂硫电池的商业化应用。对隔膜进行改性，是一种非常有可能解决这一点的方法，并已经获得了大量研究人员的关注。其中金属氧化物/硫化物/磷化物/氮化物等极性无机纳米颗粒，因其对多硫化物具有强的化学吸附作用，而被视作良好的隔膜修饰类材料。本专利技术制备了硫化铜锌/多孔空心SiO2复合材料，并将其首次应用在锂硫电池，获得了优异的循环和倍率性能。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种锂硫电池隔膜，其特征在于，所述隔膜包括聚烯烃基膜和硫化铜锌/多孔空心SiO2复合材料涂层，所述硫化铜锌/多孔空心SiO2位于所述聚烯烃基膜表面，所述硫化铜锌/SiO2复合材料包括空心多孔SiO2，以及填充于SiO2空心多孔中的硫化铜锌。所述SiO2空心球直径为200～1000nm。一种锂硫电池隔膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：制备多孔空心SiO2材料；步骤2：将锌盐与铜盐混合于乙醇-水溶液中搅拌溶解，随后加入硫脲，继续搅拌，步骤3：将步骤1中得到的空心多孔SiO2材料加入步骤2中的混合液中，随后将再转移到反应釜中，在160～230℃下反应15～18小时；步骤4：将步骤3得到的产物干燥洗涤，随后在350～500℃下烧结，反应完成后，待粉末自然冷却至室温，经洗涤、干燥后得到硫化铜锌/空心多孔SiO2复合材料；步骤5：将步骤4得到的复合材料和粘结剂、导电剂溶于N-甲基吡咯烷酮中，混合均匀后涂覆在基膜的表面上，干燥。所述多孔空心二氧化硅的制备工艺为：将SiO2凝胶分散于水中，加入PVP，升温至80-100度，回流2-4小时，降至室温后再加入碱溶液，搅拌，离心，清洗，得到多孔空心SiO2微球。有益效果：本专利技术采用溶剂热反应在SiO2的多孔空心结构中原位负载硫化铜锌，并将其涂覆于隔膜以应用于锂硫电池，硫化铜锌作为P型硫化物半导体材料，其结构稳定，对多硫化物具有强的化学吸附作用；多孔空心的二氧化硅增大了复合材料颗粒的比表面积，不仅有利于提高隔膜对电解液的润湿和吸液力，而且便于负载大量的硫化铜锌，同时还可以对多硫化物起到物理吸附作用；将硫化铜锌与多孔空心的二氧化硅复合使得硫化铜锌在保持极性的同时，还可以维持较强的机械性能，从而可以紧密的与隔膜接触，此外，SiO2和硫化铜锌内部的晶界形成通道大大提高锂离子和电子的传输。另外，在浆料的制备过程中加入导电材料石墨烯，有利于改善隔膜的导电性。附图说明图1为本专利技术的材料示意图；图2为本专利技术实施例1与比较例的循环性能图；具体实施方式实施例1(1)多孔空心SiO2的制备：将SiO2溶胶分散于水中，加入PVP，SiO2溶胶与PVP的质量比为1:0.8，升温至80度，回流2小时，降至室温后再加入NaOH溶液刻蚀，搅拌，离心，清洗，得到多孔空心SiO2微球；(2)硫化铜锌/多孔空心SiO2的制备称取0.2gCuCl2和0.15gZnCl2加入乙醇-水溶液中搅拌溶解，随后加入硫脲0.3g，继续搅拌，将步骤1中得到的SiO2材料加入上述混合液中，随后将再转移到反应釜中，在160～230℃下反应15～18小时；步骤4：将步骤3得到的产物干燥洗涤，随后在400℃下烧结，反应完成后，自然冷却至室温，经洗涤、干燥后得到硫化铜锌/多孔空心SiO2复合材料；(3)锂硫电池隔膜的制备将复合材料和粘结剂、导电剂石墨烯溶于N-甲基吡咯烷酮中，混合均匀后涂覆在基膜PP的一侧表面上，干燥。(4)电池组装将隔膜应用于组装锂硫电池，电池的组装顺序为：正极壳、科琴黑-硫复合正极、隔膜、金属锂片、钢片、负极盖，最终得到改性的锂硫电池。对比例1直接采用商用PP隔膜作为锂硫电池隔膜。从图2中可以看出，实施例1经硫化铜锌/多孔空心SiO2改良的隔膜效果其循环性能明显优于未改性的PP隔膜。尽管已经示出和描述了本专利技术的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本专利技术的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本专利技术的范围由所附权利要求及其等同物限定。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂硫电池隔膜，其特征在于，所述隔膜包括聚烯烃基膜和硫化铜锌/多孔空心SiO

【技术特征摘要】
1.一种锂硫电池隔膜，其特征在于，所述隔膜包括聚烯烃基膜和硫化铜锌/多孔空心SiO2涂层，所述硫化铜锌/多孔空心SiO2涂覆于聚烯烃基膜表面，所述硫化铜锌/SiO2复合材料包括空心多孔SiO2，以及填充于SiO2空心多孔中的硫化铜锌。


2.根据权利要求1所述的锂硫电池隔膜，所述硫化铜锌分子式为ZnaCu1-aS，其中，0.05≤a≤0.1。


3.一种锂硫电池隔膜的制备方法，包括如下步骤，
步骤1：制备多孔空心SiO2材料；
步骤2：将锌盐与铜盐加入乙醇-水溶液中搅拌溶解，随后加入硫脲，继续搅拌；
步骤3：将步骤1中得到的SiO2材料加入步骤2中的混合液中，随后将其转移到反应釜中，在160～230℃下反应15～18小时；
步骤4：将步骤3得到的产物干燥洗涤，随后在350～5...

【专利技术属性】
技术研发人员：奥格博多·埃奎·朱德，李军，
申请(专利权)人：莱西市星脉先进材料技术中心，
类型：发明
国别省市：山东;37