一种电池隔膜制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种电池隔膜制备方法及应用，所述电池隔膜的制备方法，至少包括以下步骤：将结合物质溶解在有机溶剂中，获得预设质量分数的第一溶液；将至少一种氧化物质形成预设浓度的第二溶液；将隔膜基材与预设浓度的所述第二溶液反应，获得预氧化膜；以及将所述预氧化膜浸入所述第一溶液中，浸渍预设时间，干燥后获得电池隔膜。通过本发明专利技术提供的一种电池隔膜制备方法及应用，能够提高电池体系的能量密度和循环稳定性。密度和循环稳定性。密度和循环稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种电池隔膜制备方法及应用


[0001]本专利技术涉及电化学
，特别涉及到一种电池隔膜制备方法及应用。

技术介绍

[0002]锂硫(Li
‑
S)电池作为下一代最具潜力的候选电池体系之一，因其高比容量、无毒性和低成本而备受关注。然而，Li
‑
S电池因多硫化物穿梭效应、动力学缓慢和硫利用率低等问题的影响，导致电池容量快速下降和循环性能不佳，这也导致Li
‑
S电池的商业化受到阻碍。
[0003]通过在隔膜和正极之间添加夹层或在隔膜表面上添加涂层可以改善锂硫电池的性能，但是，用于涂层或夹层的材料通常是碳材料或/和极性材料，这将不可避免地增加电池体系的额外质量和体积。此外，中间层的设计可能在一定程度上覆盖隔膜孔结构，阻碍离子的传输，尤其是以涂层的形式存在时，会致使离子传输通道阻塞。

技术实现思路

[0004]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种电池隔膜制备方法及应用，能够有效促进锂硫电池中间产物的催化转化，提高电池体系的能量密度和循环稳定性。
[0005]本专利技术提供一种电池隔膜的制备方法，至少包括以下步骤：
[0006]将结合物质溶解在有机溶剂中，获得预设质量分数的第一溶液；
[0007]将至少一种氧化物质形成预设浓度的第二溶液；
[0008]将隔膜基材与预设浓度的所述第二溶液反应，获得预氧化膜；以及
[0009]将所述预氧化膜浸入所述第一溶液中，浸渍预设时间，干燥后获得电池隔膜。
[0010]在专利技术的一些实施方式中，所述结合物质至少包括极性酰胺基团。
[0011]在专利技术的一些实施方式中，所述结合物质选自维生素B12、甲基钴胺素、羟钴胺或其他含有极性酰胺基团的物质中的一种或几种混合。
[0012]在专利技术的一些实施方式中，所述结合物质通过接枝的方法化学键合在所述隔膜基材上，且所述结合物质化学键合在所述隔膜基材的至少一面上。
[0013]在专利技术的一些实施方式中，所述结合物质的接枝率为2.0wt％～15.0wt％。
[0014]在专利技术的一些实施方式中，所述第二溶液至少包括硫酸和高锰酸钾的混合溶液。
[0015]在专利技术的一些实施方式中，所述第一溶液的质量分数为0.5wt％～2.5wt％。
[0016]在专利技术的一些实施方式中，所述预氧化膜在所述第一溶液中的浸渍时间为5min～20min。
[0017]在专利技术的一些实施方式中，所述电池隔膜的重量小于所述隔膜基材的重量。
[0018]本专利技术还提供一种电池，至少包括正极极片、负极极片、电池隔膜和电解液，所述电池隔膜通过上述的电池隔膜的制备方法获得
。
[0019]综上所述，本专利技术提供一种电池隔膜制备方法及应用，电池隔膜能够有效锚定锂
硫电池充放电过程中形成的中间多硫化物，改善了锂硫电池的循环稳定性，促进了锂硫电池中间产物的催化转化，提高了活性物质的利用率。同时，对隔膜自身进行改性，在一定程度上减少了锂硫电池体系的质量，确保了整个体系能量密度不受影响。
附图说明
[0020]图1为一实施例中电池隔膜的制备流程图。
[0021]图2为一实施例中电池隔膜的扫描电子显微镜图。
[0022]图3为一实施例中电池的循环性能测试图。
[0023]图4为一实施例中电池的循环伏安法测试曲线。
具体实施方式
[0024]以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。
[0025]应当理解的是，本专利技术能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本专利技术的范围完全地传递给本领域技术人员。如没有特别说明，以下实施例所示的“％”和“份”分别是指“质量％”和“质量份”。
[0026]电池隔膜位于电池的正极极片和负极极片之间，有效防止正负电极物理接触而导致内部短路，同时，在液体电池中可以阻止体积较大的分子通过，允许体积较小的带电离子通过，提高正负电极附近的浓度差，有利于离子的扩散，从而提高电池的存储效率。本专利技术提供的一种电池隔膜制备方法及应用，制备电池隔膜的方法简单，且制备的电池隔膜高效地促进了锂硫电池中间产物的催化转化，提高了活性物质的利用率，同时改善了电池体系的能量密度和循环稳定性，可用于不同型号的电池的制备。
[0027]在一实施例中，电池隔膜至少包括隔膜基材和结合物质，隔膜基材例如包括聚丙烯(Polypropylene，简称PP)隔膜、聚乙烯(Polyethylene，简称PE)隔膜、PP和PE复合的多层微孔膜或者为其他电池用聚合物隔膜中的一种。在本实施例中，隔膜基材例如为聚丙烯隔膜，适用于大功率的电池。结合物质例如化学键合在隔膜基材的至少一面上，且结合物质例如包括极性酰胺基团。在本实施例中，结合物质例如通过接枝的方法化学键合在预氧化后的PP隔膜上，结合物质的接枝率例如为2.0wt％～15.0wt％，又例如为2.73wt％、5.42wt％或14.10wt％。通过在隔膜基材上接枝获得的电池隔膜，电池隔膜的质量例如小于隔膜基材的质量，确保了Li
‑
S电池体系的能量密度不受影响。在其他实施例中，PP隔膜例如通过等离子体、X射线或β射线等高能辐射活化，且通过将结合物质制成活性材料匀浆涂覆在隔膜基材上，又例如在正极与隔膜之间增加夹层或隔层，来达到提高电池体系的能量密度和循环稳定性的技术效果。
[0028]在一实施例中，在电池隔膜中，结合物质例如为维生素B12、甲基钴胺素羟钴胺或者其他含有高极性酰胺基团的化合物中的一种或几种混合。在本实施例中，结合物质例如选择维生素B12。维生素B12例如为一种以CoN4为中心的大环卟啉化合物，含有位于卟啉环
中心的钴离子和附着在卟啉环外围的酰胺基，且钴离子的数量例如为1个，酰胺基的数量例如为7个。维生素B12含有丰富的活性官能团，维生素B12中的极性官能团Co
‑
N和配位键例如通过S
‑
O和Co
‑
S的双键作用，有效地锚定中间多硫化物。同时，CoN4中心的活性位点促进了多硫化物氧化还原反应的动力学，并促进了硫物种的相互转化。通过将含有高极性酰胺基团的化合物接枝至电池隔膜上作为多硫化物屏障，以固定Li2S
x
，有效提高锚定锂硫电池充放电过程中形成的中间多硫化物的效率，加速了硫氧化还原动力学。
[0029]如图1所示，在一实施例中，本专利技术提供电池隔膜的制备方法，且电池隔膜例如通过步骤S11～S14获得。
[0030]步骤S11、将结合物质溶解在有机溶剂中，获得预设质量分数的第一溶液。
[0031]步骤S12、将至少一种氧化物质本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电池隔膜的制备方法，其特征在于，至少包括以下步骤：将结合物质溶解在有机溶剂中，获得预设质量分数的第一溶液；将至少一种氧化物质形成预设浓度的第二溶液；将隔膜基材与预设浓度的所述第二溶液反应，获得预氧化膜；以及将所述预氧化膜浸入所述第一溶液中，浸渍预设时间，干燥后获得电池隔膜。2.根据权利要求1所述的电池隔膜的制备方法，其特征在于，所述结合物质至少包括极性酰胺基团。3.根据权利要求1所述的电池隔膜的制备方法，其特征在于，所述结合物质选自维生素B12、甲基钴胺素、羟钴胺或其他含有极性酰胺基团的物质中的一种或几种混合。4.根据权利要求1所述的电池隔膜的制备方法，其特征在于，所述结合物质通过接枝的方法化学键合在所述隔膜基材上，且所述结合物质化学键合在所述隔膜基材的至少一面上。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：周海丰，盛源林，蒋慧怡，
申请(专利权)人：江苏耀宁新能源创新科技有限公司，
类型：发明
国别省市：