本发明专利技术提供了一种用于锂硫电池的涂层隔膜，包括隔膜基材以及复合于所述隔膜基材表面的涂层，所述涂层包括路易斯酸接枝的冠醚类化合物。在本发明专利技术中，冠醚类化合物是一种配位体能对碱性金属进行选择性配位，能够对溶在电解液中的长链和短链多硫化锂进行吸附，并把多硫化锂牢牢吸附在冠醚的分子环内，阻碍多硫化锂在电池充放电过程中穿梭隔膜造成电池容量降低，达到抑制多硫化锂穿梭的目的。冠醚上接枝的路易斯酸与冠醚分子环内吸附的短链的多硫化锂发生化学相互作用，形成新的复合物，使短链的绝缘硫重新回归到电池中，使正极的活性物质再次被利用，提高硫的利用率，从而能制备出具有循环性能优异的锂硫电池。具有循环性能优异的锂硫电池。
【技术实现步骤摘要】
一种用于锂硫电池的涂层隔膜及其制备方法和应用
[0001]本专利技术属于锂离子电池
，具体涉及一种用于锂硫电池的涂层隔膜及其制备方法和应用。
技术介绍
[0002]人类社会的快速发展依赖于化石能源的大量消耗。各种以煤、石油等为燃料的机械不断被开发出来，尤其是在工业革命之后，能源的大量消耗使人们产生了能源危机感。锂离子电池由于高能量密度和高功率密度等优点，是大型能量储存的良好选择。并且近年来在便携式电子设备及新能源汽车上也得到了广泛应用。
[0003]锂硫电池因其较高的理论比容量(1675mAh g
‑1)和能量密度(2600Wh kg
‑1)，受到了广泛关注。作为锂离子电池一个非常具有前途的替代者，锂硫电池通过硫和锂之间的可逆电化学反应储存和传递能量。储能能力由能量密度来衡量，这代表着锂硫电池的优越性以及硫在自然界中含量丰富、无毒且对环境友好等天然优势，促使锂硫电池成为目前最有可能商业化的动力电池。然而，锂硫电池也有它的缺陷；(1)锂硫电池在循环过程中锂负极会出现锂枝晶的生长，锂枝晶的生长会刺穿隔膜导致电池短路，严重的甚至还会引起燃烧爆炸等危险；(2)锂硫电池在循环过程中，多硫化锂会溶解到电解液中，随着隔膜的孔隙来回穿梭，造成硫正极的损失。
[0004]因此，有必要寻找一种相对简单的方法，用来解决锂枝晶的生长问题和多硫化锂的穿梭效应，从而推动锂硫电池的商业化发展。
技术实现思路
[0005]有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种用于锂硫电池的涂层隔膜及其制备方法和应用，本专利技术提供的涂层隔膜可以阻碍多硫化锂的穿梭效应，提高硫的利用率。
[0006]本专利技术提供了一种用于锂硫电池的涂层隔膜，包括隔膜基材以及复合于所述隔膜基材表面的涂层，所述涂层包括路易斯酸接枝的冠醚类化合物。
[0007]优选的，所述冠醚类化合物选自12
‑
冠
‑4‑
醚、15
‑
冠(醚)
‑
5、18
‑
冠(醚)
‑
6、二苯并
‑
18冠(醚)
‑
6、苯并
‑
18冠(醚)
‑
6、二环已烷并
‑
18
‑
冠(醚)
‑
6中的一种或多种。
[0008]优选的，所述路易斯酸选自三氟化硼乙醚、三氟甲烷磺酸钪、三氧化硫、三氯化钛、四氯化钛、对氯苯磺酸、二氟草酸硼酸锂中的一种或多种。
[0009]优选的，所述隔膜基材选自聚乙烯隔膜或聚丙烯隔膜。
[0010]优选的，所述涂层的厚度为8～10μm。
[0011]本专利技术还提供了一种上述用于锂硫电池的涂层隔膜的制备方法，包括以下步骤：
[0012]A)将冠醚类化合物、路易斯酸和粘结剂溶液混合，得到涂层浆料；
[0013]B)将所述涂层浆料涂覆于隔膜基材表面，干燥后，得到含有涂层的隔膜。
[0014]优选的，当路易斯酸为液体时，所述冠醚类化合物和路易斯酸的体积比为80～200:60～160。
[0015]优选的，所述粘结剂溶液中的粘结剂选自聚偏氟乙烯、丁苯橡胶、LA133中的一种或多种。
[0016]优选的，所述涂层浆料中，粘结剂、冠醚类化合物和路易斯酸的质量体积比为30～50mg：80～200μL：60～160μL。
[0017]本专利技术还提供了一种锂硫电池，包括上述用于锂硫电池的涂层隔膜。
[0018]与现有技术相比，本专利技术提供了一种用于锂硫电池的涂层隔膜，包括隔膜基材以及复合于所述隔膜基材表面的涂层，所述涂层包括路易斯酸接枝的冠醚类化合物。在本专利技术中，冠醚类化合物是一种配位体能对碱性金属进行选择性配位，能够对溶在电解液中的长链(Li2S8、Li2S6和Li2S4)和短链(Li2S和Li2S2)多硫化锂进行吸附，并把多硫化锂牢牢吸附在冠醚的分子环内，阻碍多硫化锂在电池充放电过程中穿梭隔膜造成电池容量降低，达到抑制多硫化锂穿梭的目的。冠醚上接枝的路易斯酸与冠醚分子环内吸附的短链的多硫化锂发生化学相互作用，形成新的复合物，使短链的绝缘硫(Li2S和Li2S2)重新回归到电池中，使正极的活性物质再次被利用，提高硫的利用率，从而能制备出具有循环性能优异的锂硫电池。
附图说明
[0019]图1为实施例1和对比例1的锂硫电池1C循环性能对比图。
具体实施方式
[0020]本专利技术提供了一种用于锂硫电池的涂层隔膜，包括隔膜基材以及复合于所述隔膜基材表面的涂层，所述涂层包括路易斯酸接枝的冠醚类化合物。
[0021]其中，所述冠醚类化合物选自12
‑
冠
‑4‑
醚、15
‑
冠(醚)
‑
5、18
‑
冠(醚)
‑
6、二苯并
‑
18冠(醚)
‑
6、苯并
‑
18冠(醚)
‑
6、二环已烷并
‑
18
‑
冠(醚)
‑
6中的一种或多种。
[0022]所述路易斯酸选自三氟化硼乙醚、三氟甲烷磺酸钪、三氧化硫、三氯化钛、四氯化钛、对氯苯磺酸、二氟草酸硼酸锂中的一种或多种。
[0023]所述涂层中还包括粘结剂，所述粘结剂选自聚偏氟乙烯、丁苯橡胶、LA133中的一种或多种。
[0024]在本专利技术中，所述涂层的厚度为8～10μm。
[0025]本专利技术对所述隔膜基材的种类并没有特殊限制，本领域技术人员公知的隔膜的种类即可，在本专利技术中，所述隔膜基材优选为聚乙烯隔膜或聚丙烯隔膜。
[0026]本专利技术还提供了一种上述用于锂硫电池的涂层隔膜的制备方法，包括以下步骤：
[0027]A)将冠醚类化合物、路易斯酸和粘结剂溶液混合，得到涂层浆料；
[0028]B)将所述涂层浆料涂覆于隔膜基材表面，干燥后，得到含有涂层的隔膜。
[0029]本专利技术首先将冠醚类化合物、路易斯酸和粘结剂溶液混合，得到涂层浆料。
[0030]其中，所述粘结剂溶液包括粘结剂和溶剂，所述粘结剂选自聚偏氟乙烯、丁苯橡胶、LA133中的一种或多种。
[0031]所述溶剂选自N
‑
甲基吡咯烷酮(NMP)。
[0032]所述冠醚类化合物选自12
‑
冠
‑4‑
醚、15
‑
冠(醚)
‑
5、18
‑
冠(醚)
‑
6、二苯并
‑
18冠(醚)
‑
6、苯并
‑
18冠(醚)
‑
6、二环已烷并
‑
18
‑
冠(醚)
‑
6中的一种或多种。
[0033]所述路易斯酸选自三氟化硼乙醚、三氟甲烷磺酸本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于锂硫电池的涂层隔膜，其特征在于，包括隔膜基材以及复合于所述隔膜基材表面的涂层，所述涂层包括路易斯酸接枝的冠醚类化合物。2.根据权利要求1所述的涂层隔膜，其特征在于，所述冠醚类化合物选自12
‑
冠
‑4‑
醚、15
‑
冠(醚)
‑
5、18
‑
冠(醚)
‑
6、二苯并
‑
18冠(醚)
‑
6、苯并
‑
18冠(醚)
‑
6、二环已烷并
‑
18
‑
冠(醚)
‑
6中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的涂层隔膜，其特征在于，所述路易斯酸选自三氟化硼乙醚、三氟甲烷磺酸钪、三氧化硫、三氯化钛、四氯化钛、对氯苯磺酸、二氟草酸硼酸锂中的一种或多种。4.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：庄思东，华秉杨，何星星，
申请(专利权)人：江苏正力新能电池技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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