【技术实现步骤摘要】
本申请涉及，尤其是涉及锰基氧化物催化剂、修饰隔膜浆料、修饰隔膜及锂硫电池。
技术介绍
1、锂硫电池具有理论能量密度高(2600whkg-1)、成本低、环境友好等优点，被认为是最佳二次电池候选人。但硫及其多硫化物导电性差、多硫化物(pss)的穿梭效应和体积膨胀问题等固有缺陷限制了其实际应用，其中，pss的穿梭效应是阻碍锂硫电池发展的重要因素。因此，抑制pss的穿梭效应是目前锂硫电池研究的热点。
2、为了解决这些问题，在隔膜表面涂覆催化剂材料是最有前景的策略。催化剂在锂硫电池中，一方面可以吸附pss，化学锚定pss；另一方面，可以加速pss转化为不溶性产物，被认为是抑制穿梭效应的最有效策略之一。为了保证pss的快速转化，以增强硫转化动力学，提升锂硫电池电化学能力。然而，在催化剂中很难与锂硫电池中pss形成良好的匹配度。例如金属氧化物，如tio2，fe3o4，in2o3，sns2、mos2和co3s4等对pss有较强的亲和力，也能催化部分pss转化。将其与商业隔膜复合得到的功能隔膜作用单一，对pss转化效率较差不能从根本上解决锂硫电池中pss的“穿梭效应”。
技术实现思路
1、为了解决上述至少一种技术问题，开发一种微观结构和电子结构合理，同时具有物理限域，高吸附能力以及较高的催化活性的催化剂，本申请提供锰基氧化物催化剂、修饰隔膜浆料、修饰隔膜及锂硫电池。
2、一方面，本申请提供的一种锰基氧化物催化剂，化学式为mn3o4-x；所述催化剂存在调节催化活性的阴离子空位，
3、通过采用上述技术方案，催化剂mn3o4-x对pss的化学吸附以及电催化性能协同抑制pss的“穿梭效应”，提高锂硫电池循环稳定性。
4、第一，mn3o4-x催化剂具有大比表面积，可以物理吸附和物理限域pss；第二，阴离子空位的催化剂mn3o4-x能有效催化长链pss向短链pss的转化，降低了浓度梯度；第三，在充电阶段，由于阴离子空位的存在，mn3o4-x进一步促进了li2s向lis和li分解。上述因素综合作用，能够有效地化学锚定和催化pss，并在隔膜表面提供大量的活性位点，高效催化pss之间的转化。
5、可选的，所述催化剂为三维桃核结构，长度为1.5μm，宽度为1μm。
6、通过采用上述技术方案，能够进一步提高mn3o4-x催化剂的比表面积。
7、第二方面，本申请提供了上述催化剂的制备方法，将mn3o4在ar/h2混合气中，325℃保温10min，自然冷却至室温后，得到催化剂。
8、可选的，所述mn3o4的制备方法如下：配制0.1mol/l的kmno4溶液，配制0.225mol/l的葡萄糖溶液，将kmno4溶液与葡萄糖溶液混合搅拌，160℃保温3h，过滤得到粉末状的过滤物，将过滤物在空气中以5℃min-1的加热速率加热到550℃，煅烧4h，得到mn3o4。
9、第三方面，本申请提供了一种用于锂硫电池修饰隔膜的浆料，包括上述催化剂、cb以及pvdf，其中催化剂、cb以及pvdf的质量比为4:5:1。
10、通过采用上述技术方案，含有的极性mn3o4-x催化剂，提供了新的锂离子扩散路径，降低了锂离子迁移能垒，对循环过程中产生的pss具有快速的吸附-转化效果。
11、第四方面，本申请提供了上述浆料的制备方法，包括以下步骤：按照配方量将催化剂、cb以及pvdf进行研磨，加入nmp溶剂搅拌得到浆料。
12、第五方面，本申请提供一种用于锂硫电池的修饰隔膜，将上述浆料均匀涂布在隔膜上，60℃真空干燥12h后得到修饰隔膜。
13、通过采用上述技术方案，具有电催化功能的修饰隔膜能够提供物理限域和化学催化作用，且对pss表现出选择催化的功能：含阴离子空位的催化剂mn3o4-x，能在放电过程中加速s8向长链pss的转化；同时，有效催化长链pss向li2s的转化这两个异相催化反应。且在氧化反应过程中也有利于降低li2s的分解能垒；具有非凡的亲电解液特性和机械强度，有利于电解液的快速、均匀的浸润，从而有利于锂离子的快速扩散。
14、可选的，所述隔膜采用pp隔膜。
15、第六方面，本申请提供了一种锂硫电池，包括电极以及权利要求5中所述的修饰隔膜，所述修饰隔膜涂布有浆料的一面朝向正极。
16、通过采用上述技术方案，锂硫电池中的修饰隔膜具有非凡的亲电解液特性和机械强度，有利于电解液的快速、均匀的浸润，从而有利于锂离子的快速扩散；另外，可以作为第二电极集流体，有效缓解充放电过程中电极材料的体积膨胀，避免电极结构粉化失效，延长电池寿命；锂硫电池的循环稳定性和倍率性能得到了极大的提高，且本专利技术的功能性隔膜制备工艺简单，易操作，有利于工业化生产。
17、可选的，所述电极为c/s电极，其制备方法为：将s与cb按照质量比为8:1进行混合并研磨，在氮气气氛下以155℃保温12h，与pvdf按质量比9:1的比列混合，并加入dmf溶剂形成均匀的浆料，将浆料涂覆在铝箔上，60℃真空干燥得到c/s电极。
18、综上所述，本专利技术包括以下至少一种有益技术效果：
19、1.本专利技术的具有电催化功能的隔膜功能性修饰层材料提供物理限域和化学催化作用且对pss表现出选择催化的功能：含阴离子空位的mn3o4-x，能在放电过程中加速s8向长链pss的转化；同时，有效催化长链pss向li2s的转化这两个异相催化反应。且在氧化反应过程中也有利于降低li2s的分解能垒；
20、2.本专利技术的具有电催化功能的隔膜功能性修饰层材料含有的极性mn3o4-x催化剂，提供了新的锂离子扩散路径，降低了锂离子迁移能垒，对循环过程中产生的pss具有快速的吸附-转化效果；
21、3.本专利技术的具有电催化功能的隔膜具有非凡的亲电解液特性和机械强度，有利于电解液的快速、均匀的浸润，从而有利于锂离子的快速扩散；另外，可以作为第二电极集流体，有效缓解充放电过程中电极材料的体积膨胀，避免电极结构粉化失效，延长电池寿命；
22、4.本专利技术的具有电催化功能的隔膜组装的锂硫电池，其循环稳定性和倍率性能得到了极大的提高，且本专利技术的功能性隔膜制备工艺简单，易操作，有利于工业化生产。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种锰基氧化物催化剂，其特征在于，化学式为Mn3O4-X；所述催化剂存在调节催化活性的阴离子空位，所述阴离子空位为PSs提供捕捉点以及催化位点。
2.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述催化剂为三维桃核结构，长度为1.5μm，宽度为1μm。
3.一种权利要求1所述的催化剂的制备方法，其特征在于，将Mn3O4在Ar/H2混合气中，325℃保温10min，自然冷却至室温后，得到催化剂。
4.一种权利要求3所述的催化剂的制备方法，其特征在于，所述Mn3O4的制备方法如下：
5.一种用于锂硫电池修饰隔膜的浆料，其特征在于，包括权利要求1中所述的催化剂、CB以及PVDF，其中催化剂、CB以及PVDF的质量比为4:5:1。
6.一种权利要求5中所述浆料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：按照配方量将催化剂、CB以及PVDF进行研磨，加入NMP溶剂搅拌得到浆料。
7.一种用于锂硫电池的修饰隔膜，其特征在于，将权利要求5中所述的浆料均匀涂布在隔膜上，60℃真空干燥12h后得到修饰隔膜。
8.根据权利
9.一种锂硫电池，其特征在于，包括电极以及权利要求5中所述的修饰隔膜，所述修饰隔膜涂布有浆料的一面朝向正极。
10.根据权利要求9所述的锂硫电池，其特征在于，所述电极为C/S电极，其制备方法为：将S与CB按照质量比为8:1进行混合并研磨，在氮气气氛下以155℃保温12h，与PVDF按质量比9:1的比列混合，并加入DMF溶剂形成均匀的浆料，将浆料涂覆在铝箔上，60℃真空干燥得到C/S电极。
...【技术特征摘要】
1.一种锰基氧化物催化剂，其特征在于，化学式为mn3o4-x；所述催化剂存在调节催化活性的阴离子空位，所述阴离子空位为pss提供捕捉点以及催化位点。
2.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述催化剂为三维桃核结构，长度为1.5μm，宽度为1μm。
3.一种权利要求1所述的催化剂的制备方法，其特征在于，将mn3o4在ar/h2混合气中，325℃保温10min，自然冷却至室温后，得到催化剂。
4.一种权利要求3所述的催化剂的制备方法，其特征在于，所述mn3o4的制备方法如下：
5.一种用于锂硫电池修饰隔膜的浆料，其特征在于，包括权利要求1中所述的催化剂、cb以及pvdf，其中催化剂、cb以及pvdf的质量比为4:5:1。
6.一种权利要求5中所述浆料的制备方法，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：张久俊，董李，左银泽，焦学超，颜蔚，马春响，苏丽访，杨前程，
申请(专利权)人：安徽理士新能源发展有限公司，
类型：发明
国别省市：
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