一种高循环高倍率性能电池制造技术

本发明专利技术公开了一种高循环高倍率性能电池，其包括正极、负极、隔膜及电解液，隔膜包括基膜和位于基膜上的核壳结构铁酸镍/void/MoS

A high cycle and high rate performance battery

【技术实现步骤摘要】
一种高循环高倍率性能电池
本专利技术属于电池

技术介绍
锂硫电池因其超高的理论能量密度被广泛地认为是未来大规模储能领域应用发展的方向。然而，多硫化物的穿梭效应严重阻碍了它们的实际应用。具体而言，由硫正极产生的可溶性中间体多硫化物可以通过隔膜到达锂负极并与锂金属反应，在阳极表面形成不溶的Li2S和Li2S2，导致Li金属阳极表面钝化和活性硫的损失。隔膜是电池的重要组成之一，其作用是导通离子传输并防止电池短路。商业化隔膜虽然成本低，但在电池循环过程中无法阻挡多硫化物的穿梭，容易导致库伦效率降低，造成严重的容量损失，因此制备出可以“离子选择”的隔膜材料是目前解决该问题的最有效的方法与途径，既允许锂离子通过保证电池正常的使用，同时阻碍聚硫化物的穿梭，阻止其对电池影响。本专利技术的目的在于提出一种锂硫电池用功能性复合隔膜及其制备方法，以解决现有锂硫电池中存在的上述问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种锂硫电池隔膜，所述复合隔膜包括：基膜和位于基膜上的核壳结构铁酸镍/void/MoS2；一种锂硫电池隔膜具体制备工艺为：(1)将镍源、铁源和无水乙酸铵、柠檬酸钠溶于乙二醇-水中；随后微波条件下，180℃～210℃下反应80-120分钟冷却至室温；洗涤，在300-400℃的氮气氛围中煅烧0.5-2h，即得铁酸镍；(2)将铁酸镍加入乙醇和氨水的混合液中，搅拌，随后加入TEOS，铁酸镍与TEOS的质量比为1:3，反应一段时间，随后将生成的铁酸镍/SiO2用乙醇和水交替洗涤三次；(3)将的钼酸钠、半胱氨酸、铁酸镍/SiO2溶于水，超声搅拌均匀后转移至水热釜中进行水热反应，产物经离心、洗涤、干燥后，得到铁酸镍/SiO2/MoS2；将该产物于NaOH溶液中刻蚀除去SiO2，即得铁酸镍/Void/MoS2；(4)将得到的核壳结构的铁酸镍/MoS2、导电剂、溶剂形成浆料涂覆于隔膜表面；组装锂硫电池的方法如下：以硫复合石墨烯复合材料为正极材料，以金属锂片为负极材料，电解液为1M的双三氟甲烷磺酰亚胺锂溶解于1,3-二氧戊环/乙二醇二甲醚混合液(体积比为1:1)。有益效果：(1)MoS2以及铁酸镍之间形成异质结结构，利用MoS2以及铁酸镍对多硫化物具有强烈的化学吸附作用，减少“穿梭效应”的产生，提高了锂硫电池的容量及循环稳定性；(2)有效抑制枝晶的生长，保证电池的安全使用；(3)以二氧化硅壳层作为模板，很好的消除铁酸镍和MoS2的界面不匹配，同时，空心的部分有利于电解液的储存，提高隔膜对电解液的浸润性。附图说明图1为PP隔膜的SEM图；图2为铁酸镍/Void/MoS2改性PP隔膜的SEM图；图3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)将NiCl2、FeCl3和无水乙酸铵、柠檬酸钠溶于乙二醇-水中，NiCl2、FeCl3、无水乙酸铵的摩尔比为1:2：5；随后微波条件下，180℃下反应120分钟冷却至室温；洗涤，在350℃的氮气氛围中煅烧0.5-2h，即得铁酸镍花瓣状结构；(2)将铁酸镍加入乙醇和氨水的混合液中，搅拌，随后加入TEOS，铁酸镍与TEOS的质量比为1:3，反应一段时间，生成铁酸镍/SiO2，将产物以去离子水和乙醇交替洗涤三次；(3)将质量比为1:1.5:1.5的钼酸钠、半胱氨酸、铁酸镍/SiO2溶于水，超声搅拌均匀后转移至水热釜中进行水热反应，产物经离心、洗涤、干燥后，得到铁酸镍/SiO2/MoS2；将该产物于1mol/L的NaOH溶液中刻蚀除去SiO2；(4)将质量比为80:10:100的核壳结构的铁酸镍/void/MoS2、导电剂、溶剂混合，将其涂覆于隔膜PP表面；对比例1直接采用商用PP隔膜作为锂硫电池隔膜。实施例1和对比例1中组装锂硫电池的方法如下：以硫复合乙炔黑复合材料为正极材料，以金属锂片为负极材料，电解液为1M的双三氟甲烷磺酰亚胺锂溶解于1,3-二氧戊环/乙二醇二甲醚混合液(体积比为1:1)。图3是实施例1与对比例1的电池循环测试所得结果。实施例1的电池在循环100圈之后，还保有83％的放电比容量，容量衰减远低于对比例1。同时，实施例1的电池的库伦效率也远高于对比例1。综合以上对比结果，可以得知，本专利技术提供的复合隔膜在有效缓解了锂硫电池的“穿梭效应”。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，隔膜包括：基膜和位于基膜上的核壳结构铁酸镍/void/MoS

【技术特征摘要】
1.一种锂硫电池隔膜，其特征在于，隔膜包括：基膜和位于基膜上的核壳结构铁酸镍/void/MoS2。


2.一种锂硫电池隔膜的制备方法，包括如下步骤，
(1)将镍源、铁源和无水乙酸铵、柠檬酸钠溶于乙二醇-水中；随后微波条件下，180℃～210℃下反应80-120分钟冷却至室温；洗涤，在300-400℃的氮气氛围中煅烧0.5-2h，即得铁酸镍；
(2)将铁酸镍加入乙醇和氨水的混合液中，搅拌，随后加入TEOS，反应一段时间，生成铁酸镍/SiO2，将产物乙醇和水交替洗涤三次；
(3)将的钼酸钠、半胱氨酸、铁酸镍/SiO2溶于水，超声搅拌均匀后转移至水热釜中进行水热反应，产物经离心、洗涤、干燥后，得到铁酸镍/SiO2/MoS2；...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵瑞荣，
申请(专利权)人：莱西市寰球新能源技术中心，
类型：发明
国别省市：山东;37