一种复合隔膜及其制备方法、锂硫电池技术

本发明专利技术属于二次电池技术领域，尤其涉及一种复合隔膜及其制备方法、锂硫电池，包括基膜以及设置于基膜表面的导电吸附层，所述导电吸附层包括具有间隔设置的石墨纸层以及设置于石墨纸层之间的聚苯胺。本发明专利技术的一种复合隔膜设置有导电吸附层，能够提供良好的导电性，而且聚苯胺中具有含N原子的基团，对多硫化物具有良好的吸附能力，避免多硫化合物扩散至负极端发生副反应，提高正极材料的利用率，并能有效调控锂硫电池电化学性能，从而使锂硫电池具有良好的循环性能。有良好的循环性能。有良好的循环性能。

【技术实现步骤摘要】
一种复合隔膜及其制备方法、锂硫电池


[0001]本专利技术属于二次电池
，尤其涉及一种复合隔膜及其制备方法、锂硫电池。

技术介绍

[0002]锂硫电池具有理论能量密度高(2600Wh/kg)、成本低廉和环境友好等优点，受到了科学界和产业界的广泛关注和研究。
[0003]但是，目前锂硫电池依然存在活性物质利用率低、电化学可逆性差以及容量衰减快等问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的之一在于：针对现有技术的不足，而提供一种复合隔膜，具有良好的导电性和良好的吸附性能，能够将正极材料进行吸附，避免正极材料在负极发生穿梭效应，提高电池电化学性能。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0006]一种复合隔膜，包括基膜以及设置于基膜表面的导电吸附层，所述导电吸附层包括具有间隔设置的石墨纸层以及设置于石墨纸层之间的聚苯胺。
[0007]本专利技术的目的之二在于：针对现有技术的不足，而提供一种复合隔膜的制备方法，使用电解法将石墨纸层状结构打开，为聚苯胺提供均匀有效的附着点，使用化学法使聚苯胺在打开后的石墨纸的层结构中原位生长，得到石墨纸
‑
聚苯胺插层即导电吸附层，将导电吸附层设置于基膜表面得到复合隔膜。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0009]一种复合隔膜的制备方法，包括以下步骤：
[0010]步骤S1、将一端电极夹持石墨纸，将另一端电极夹持铂电极，并放置于电解缸中，加入酸将石墨纸与铂电极浸没，设置电压进行电解，取出，清洗得到预处理石墨纸；
[0011]步骤S2、在避光条件下，取苯胺单体溶液，加入烧杯，加入去离子水，进行搅拌，加入盐酸，搅拌得到酸掺杂苯胺溶液；
[0012]步骤S3、称取过硫酸铵，加入去离子水，搅拌得到引发剂溶液；
[0013]步骤S4、量取酸掺杂苯胺溶液和引发剂溶液，混合搅拌得到混合液，将预处理石墨纸放置于上述混合液中，冷藏，取出清洗得到导电吸附层；
[0014]步骤S5、将导电吸附层放置于基膜的表面得到复合隔膜。
[0015]优选地，所述步骤S1中酸的浓度为0.05～0.5mol/L，电解电压为1～10V，电解时间为1～200秒。
[0016]优选地，所述步骤S2中苯胺单体溶液的重量为1～10g，搅拌时间为10～60min，盐酸的浓度为1～1.8mol/L。
[0017]优选地，所述步骤S3中过硫酸铵的的重量为1～20g。
[0018]优选地，所述步骤S4中酸掺杂苯胺溶液和引发剂溶液的重量份数比为1～3:1～3。
[0019]优选地，所述步骤S4中冷藏的温度为1～5℃，冷藏时间为1～5小时。
[0020]本专利技术的目的之三在于：针对现有技术的不足，而提供一种锂硫电池，具有良好的电化学性能和循环性能。
[0021]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0022]一种锂硫电池，包括正极片、负极片、电解液、壳体以及上述的复合隔膜，复合隔膜用于分隔所述正极片和所述负极片，壳体用于装设所述正极片、所述负极片、所述电解液以及所述复合隔膜，导电吸附层设置于所述正极片和基膜之间。
[0023]优选地，所述正极片的制备方法包括以下步骤：
[0024]步骤A1、将聚偏氟二乙烯粉末加入N
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甲基吡咯烷酮溶剂中搅拌得到第一溶剂；
[0025]步骤A2、将正极活性物质、导电剂加入第一溶剂中，球磨，干燥得到正极浆料；
[0026]步骤A3、在玻璃板上滴上酒精，将铝箔集流体放置于玻璃板上，在铝箔集流体上滴上酒精，擦平整，将正极浆料涂覆在铝箔集流体表面，加热烘干，辊压得到正极片。
[0027]优选地，所述正极活性物质、导电剂、聚偏氟二乙烯粉末的重量份数比为500～1000:100～500:50～250。
[0028]相对于现有技术，本专利技术的有益效果在于：本专利技术的一种复合隔膜设置有导电吸附层，能够提供良好的导电性，而且聚苯胺中具有含N原子的基团，对多硫化物具有良好的吸附能力，避免多硫化合物扩散至负极端发生副反应，提高正极材料的利用率，并能有效调控锂硫电池电化学性能，从而使锂硫电池具有良好的循环性能。
附图说明
[0029]图1是本专利技术的石墨纸进行电解后与聚苯胺附着形成导电吸附层的流程图。
[0030]图2是将本专利技术的导电吸附层放置于多硫化物溶液中后的效果对比图。
[0031]图3是本专利技术的复合隔膜制备的二次电池与PE隔膜制备的二次电池在0.2C倍率下的循环稳定性。
[0032]图4是本专利技术的锂硫电池的结构示意图。
[0033]其中：1、负极半壳；2、弹簧片；3、垫片；4、正极片；5、复合隔膜；6、导电吸附层；7、负极片；8、正极半壳。
具体实施方式
[0034]下面结合具体实施方式和说明书附图，对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式并不限于此。
[0035]一种复合隔膜，包括基膜以及设置于基膜表面的导电吸附层，所述导电吸附层包括具有间隔设置的石墨纸层以及设置于石墨纸层之间的聚苯胺。
[0036]本专利技术的一种复合隔膜，具有良好的导电性和良好的吸附性能，能够将正极材料进行吸附，避免正极材料在负极发生穿梭效应，提高电池电化学性能。
[0037]一种复合隔膜的制备方法，包括以下步骤：
[0038]步骤S1、将一端电极夹持石墨纸，将另一端电极夹持铂电极，并放置于电解缸中，加入酸将石墨纸与铂电极浸没，设置电压进行电解，取出，清洗得到预处理石墨纸；
[0039]步骤S2、在避光条件下，取苯胺单体溶液，加入烧杯，加入去离子水，进行搅拌，加
入盐酸，搅拌得到酸掺杂苯胺溶液；
[0040]步骤S3、称取过硫酸铵，加入去离子水，搅拌得到引发剂溶液；
[0041]步骤S4、量取酸掺杂苯胺溶液和引发剂溶液，混合搅拌得到混合液，将预处理石墨纸放置于上述混合液中，冷藏，取出清洗得到导电吸附层；
[0042]步骤S5、将导电吸附层放置于基膜的表面得到复合隔膜。
[0043]本专利技术的一种复合隔膜的制备方法，使用电解法将石墨纸层状结构打开，为聚苯胺提供均匀有效的附着点，使用化学法使聚苯胺在打开后的石墨纸的层结构中原位生长，得到石墨纸
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聚苯胺插层，即导电吸附层，将导电吸附层设置于基膜表面得到复合隔膜。聚苯胺的电导率在0.5s/m，而石墨纸的电导率在6.5s/m，优异导电性的石墨纸可以为聚苯胺吸附多硫化物后提供良好的电子导通能力；聚苯胺具有优异导电性时和电化学性能，同时也有着高的对多硫化物的吸附性。聚苯胺的化学结构式如下。
[0044][0045]石墨纸是将高碳磷片石墨经化学处理，高温膨胀轧制而成。其具有层状结构，电解可以使得该片层打开，为聚苯胺的附着提供位点，有利于聚苯胺的均匀生长，其过程如图1所示。
[0046]高分子聚合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合隔膜，其特征在于，包括基膜以及设置于基膜表面的导电吸附层，所述导电吸附层包括具有间隔设置的石墨纸层以及设置于石墨纸层之间的聚苯胺。2.一种根据权利要求1所述的复合隔膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1、将一端电极夹持石墨纸，将另一端电极夹持铂电极，并放置于电解缸中，加入酸将石墨纸与铂电极浸没，设置电压进行电解，取出，清洗得到预处理石墨纸；步骤S2、在避光条件下，取苯胺单体溶液，加入烧杯，加入去离子水，进行搅拌，加入盐酸，搅拌得到酸掺杂苯胺溶液；步骤S3、称取过硫酸铵，加入去离子水，搅拌得到引发剂溶液；步骤S4、量取酸掺杂苯胺溶液和引发剂溶液，混合搅拌得到混合液，将预处理石墨纸放置于上述混合液中，冷藏，取出清洗得到导电吸附层；步骤S5、将导电吸附层放置于基膜的表面得到复合隔膜。3.根据权利要求2所述的复合隔膜的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中酸的浓度为0.05～0.5mol/L，电解电压为1～10V，电解时间为1～200秒。4.根据权利要求2所述的复合隔膜的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中苯胺单体溶液的重量为1～10g，搅拌时间为10～60min，盐酸的浓度为1～1.8mol/L。5.根据权利要求2所述的复合隔膜的制备方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨山，
申请(专利权)人：惠州锂威电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：