本发明专利技术涉及锂硫电池隔膜技术领域，尤其涉及一种抑制穿梭效应的聚烯烃隔膜由以下重量份的原料制备而成：氮掺杂有序介孔碳0.25～1份、聚乙烯粉料99～99.75份。氮掺杂有序介孔碳，由以下重量份的原料制备而成：生物碳质材料40～100份、纳米二氧化硅5～10份、三聚氰胺5～10份。通过在隔膜中加入氮掺杂有序介孔碳，提高了聚乙烯隔膜的导电性，而且可以减轻锂硫电池的穿梭效应，增强电池的循环使用寿命，同时也增强了聚乙烯隔膜的弹性模量和穿刺强度，提高了电池的稳定性。采用生物碳质材料为原料制备氮掺杂介孔碳，成本较低，工艺简单，而且原料中含有丰富的蛋白质、淀粉、纤维，可作为良好的前驱体。的前驱体。
【技术实现步骤摘要】
一种抑制穿梭效应的聚烯烃隔膜及其制备方法
[0001]本专利技术涉及锂硫电池隔膜
，尤其涉及一种抑制穿梭效应的聚烯烃隔膜及其制备方法。
技术介绍
[0002]随着新能源行业的不断发展，人们对电池能量密度的要求不断提高，传统锂电池已达不到高能量密度的要求。而作为电池正极材料的硫，因地壳中含量丰富，价格低，和环保的特性被广泛关注，而且硫正极材料拥有相对高的比容量(1675mAg
‑1),能满足人们对高容量电池的需求。但是由于锂硫电池放电过程中产生多硫化锂的穿梭效应以及锂硫电池本身导电性差的原因限制了其发展。随着锂硫电池研究的不断深入，人们发现对锂硫电池隔膜的改性和掺杂修饰，可以实现高能量密度，还可以减轻多硫化物的穿梭效应。
[0003]在专利CN111490239A中公开了一种磷酸钒钠/氮掺杂碳钠离子正极材料的制备方法，磷酸钒钠/氮掺杂碳钠离子正极材料具有均匀的厚度和大的比表面积，该钠离子电池具有电比容量和循环寿命。在专利CN110854345B中公开了一种掺杂石墨烯、导电炭黑/碳纳米管复合聚乙烯锂硫电池隔膜，有效了提高多孔基体的导电性，解决锂硫电池中硫导电性差的问题，降低极化效应，进而能够减少穿梭效应的产生，提升电池性能。
[0004]但以石墨烯导电炭黑/碳纳米管为原料制备氮掺杂介孔碳成本较高，工艺复杂，而且聚乙烯隔膜的弹性模量和穿刺强度也较低，影响电池的稳定性。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种抑制穿梭效应的聚烯烃隔膜及其制备方法。
[0006]一种抑制穿梭效应的聚烯烃隔膜，由以下重量份的原料制备而成：
[0007]氮掺杂有序介孔碳0.25～1份、聚乙烯粉料99～99.75份。
[0008]氮掺杂有序介孔碳，由以下重量份的原料制备而成：
[0009]生物碳质材料40～100份、纳米二氧化硅5～10份、三聚氰胺5～10份。
[0010]优选的，聚乙烯的分子量在60～100万之间。
[0011]优选的，生物碳质材料为清洁的研磨过的植物碳材料。
[0012]优选的，生物碳质材料为清洁的研磨过的豆类碳材料。
[0013]一种抑制穿梭效应的聚烯烃隔膜的制备方法，包括以下步骤：
[0014]S1：制备改性氮掺杂有序介孔碳：
[0015]S1
‑
1：将干燥后的生物碳质材料、纳米二氧化硅、三聚氰胺混合球磨，至粒径1～5um范围内；
[0016]S1
‑
2：将球磨后的样品在700～900℃下煅烧1～2h；
[0017]S1
‑
3：向煅烧后的样品中加入氢氟酸，除去纳米二氧化硅，用去离子水洗涤，得到氮掺杂有序介孔碳；
[0018]S2：将氮掺杂有序介孔碳加入聚乙烯粉料中，均匀混合，得混合粉料；
[0019]S3：制备氮掺杂有序介孔碳修饰的聚乙烯复合隔膜：
[0020]S3
‑
1：将混合粉料投入挤出机，加热到聚乙烯熔点与热白油混合挤出；
[0021]S3
‑
2：挤出的材料经过辊铸片到拉伸系统，先进行纵拉；
[0022]S3
‑
3：进行第一次横拉，横拉过后的膜再用二氯化碳萃取掉白油；
[0023]S3
‑
4：进行第二次横拉，得到氮掺杂介孔碳修饰的聚乙烯复合隔膜。
[0024]优选的，S1
‑
2步骤中，球磨后的样品的煅烧在管式炉中进行。
[0025]优选的，S3
‑
2步骤中，辊铸片的温度在12℃～18℃。
[0026]优选的，S3
‑
2步骤中，通过调节辊的转速进行纵拉。
[0027]优选的，步骤S3
‑
3中，二氯化碳萃取白油的温度在18℃～22℃。
[0028]优选的，步骤S3
‑
3中，第一次横拉时用夹片夹住材料的两边。
[0029]本专利技术的有益效果是：
[0030]1、本专利技术提供氮掺杂有序介孔碳修饰的聚乙烯复合隔膜，通过加入氮掺杂有序介孔碳，使其具有巨大的反应界面、快速的离子传输通道，提高了聚乙烯隔膜的导电性，而且由于碳掺杂有序介孔碳为多孔纳米材料，具有相对较大的比表面积，掺杂在聚乙烯隔膜中，在用作锂硫电池隔膜中时，氮掺杂有序介孔碳多孔纳米材料可以吸附放电过程中产生的多硫化物，从而减轻锂硫电池的穿梭效应，增强电池的循环使用寿命。
[0031]2、通过加入氮掺杂有序介孔碳，增强了聚乙烯隔膜的弹性模量和穿刺强度，提高了电池的稳定性。
[0032]3、采用生物碳质材料为原料制备氮掺杂介孔碳，成本较低，工艺简单，而且原料中含有丰富的蛋白质、淀粉、纤维，可作为良好的前驱体。
具体实施方式
[0033]下面结合具体实施例对本专利技术作进一步解说。
[0034]实施例一：
[0035]一种抑制穿梭效应的聚烯烃隔膜，由以下重量份的原料制备而成：
[0036]氮掺杂有序介孔碳0.25份、聚乙烯粉料99.75份；
[0037]氮掺杂有序介孔碳，由以下重量份的原料制备而成：
[0038]生物碳质材料50份、纳米二氧化硅6份、三聚氰胺6份。
[0039]其中，聚乙烯的分子量在60～100万之间，生物碳质材料为清洁的研磨过的豆类碳材料。
[0040]一种抑制穿梭效应的聚烯烃隔膜的制备方法，包括以下步骤：
[0041]S1：制备改性氮掺杂有序介孔碳：
[0042]S1
‑
1：将干燥后的生物碳质材料、纳米二氧化硅、三聚氰胺混合球磨，至粒径1～5um范围内；
[0043]S1
‑
2：球磨后的样品置于管式炉中850℃下煅烧1h；
[0044]S1
‑
3：向煅烧后的样品中加入氢氟酸，除去纳米二氧化硅，最后用去离子水洗涤，得到氮掺杂有序介孔碳；
[0045]S2：将氮掺杂有序介孔碳加入到聚乙烯粉料中，均匀混合，得混合粉料；
[0046]S3：制备氮掺杂有序介孔碳修饰的聚乙烯复合隔膜：
[0047]S3
‑
1：将混合粉料投入挤出机，加热到聚乙烯熔点与热白油混合挤出；
[0048]S3
‑
2：挤出的材料经过15℃的辊铸片到拉伸系统，通过调节辊的转速进行纵拉；
[0049]S3
‑
3：用夹片夹住材料两边进行第一次横拉，横拉过后的膜再用二氯化碳20℃下萃取掉白油；
[0050]S3
‑
4：进行第二次横拉，得到氮掺杂介孔碳修饰的聚乙烯复合隔膜。
[0051]实施例二：
[0052]一种抑制穿梭效应的聚烯烃隔膜，由以下重量份的原料制备而成：
[0053]氮掺杂有序介孔碳0.5份、聚乙烯粉料99.5份；
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种抑制穿梭效应的聚烯烃隔膜，其特征在于，由以下重量份的原料制备而成：氮掺杂有序介孔碳0.25～1份、聚乙烯粉料99～99.75份；氮掺杂有序介孔碳，由以下重量份的原料制备而成：生物碳质材料40～100份、纳米二氧化硅5～10份、三聚氰胺5～10份。2.根据权利要求1所述的一种抑制穿梭效应的聚烯烃隔膜，其特征在于，聚乙烯的分子量在60～100万之间。3.根据权利要求1所述的一种抑制穿梭效应的聚烯烃隔膜，其特征在于，生物碳质材料为清洁的研磨过的植物碳材料。4.根据权利要求3所述的一种抑制穿梭效应的聚烯烃隔膜，其特征在于，生物碳质材料为清洁的研磨过的豆类碳材料。5.一种抑制穿梭效应的聚烯烃隔膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：制备改性氮掺杂有序介孔碳：S1
‑
1：将干燥后的生物碳质材料、纳米二氧化硅、三聚氰胺混合球磨，至粒径1～5um范围内；S1
‑
2：将球磨后的样品在700～900℃下煅烧1～2h；S1
‑
3：向煅烧后的样品中加入氢氟酸，除去纳米二氧化硅，用去离子水洗涤，得到氮掺杂有序介孔碳；S2：将氮掺杂有序介孔碳加入聚乙烯粉料中，均匀混合，得混合粉料；S3：制备氮掺杂有序介孔碳修饰的聚乙烯复合隔膜：S3
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【专利技术属性】
技术研发人员：金尧，赵海玉，翁星星，陈朝晖，
申请(专利权)人：江苏厚生新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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