一种锂硫电池用复合膜及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种锂硫电池用复合膜及其制备方法，所述复合膜是由聚丙烯隔膜、聚乙烯隔膜或聚丙烯-聚乙烯复合隔膜与硅烷亚胺锂通过水解缩聚制备而成，其中硅烷亚胺锂占复合膜质量分数的0.1-10%，该复合膜具有更好的保液性，防止电池使用过程中隔膜干燥造成电池断路，同时能抑制负极锂片枝晶的生成，具有更好的电导率。且制备方法简单可行，原料易得，改性膜制备过程，简单实用，有利于工业化生产。
【专利说明】一种锂硫电池用复合膜及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及改性隔膜，具体地说是用于锂硫电池的改性隔膜。特别是一种可以提高锂硫电池库仑效率和循环寿命的改性隔膜及其制备方法。
【背景技术】
[0002]最近，锂硫电池作为一种先进的锂离子电池越来越受到人们的重视。这是锂硫电池具有非常高的比能量密度(1672mAh.g—1)，而且硫正极价格低廉，环境友好。
[0003]但是多硫化物在通常的电解液中有很高的溶解性，并且溶解的多硫化物在正极和负极间会反复扩散穿梭，即“飞梭”现象。“飞梭”现象会导致锂硫电池库仑效率降低，循环寿命变差。只有有效抑制了多硫化物在正极和负极间穿梭，才能提高锂硫电池的电池性能。
[0004]人们在这方面做了很多工作。YuriyV.Mikhaylik 等(Pub.N0.:US2011/0059350Al)提出了硝酸盐能够抑制多硫化物的穿梭。其作用机理是在锂片负极表面形成保护膜，有效提高了电池的库仑效率。但是随着充放电进行，保护膜的稳定性也需进一步考察。ZhanLin 等(Adv.Funct.Mater.2012.DO1:10.1002/adfm.201200696)提出了在电解液中添加五硫化磷，不但能在锂片负极表面形成保护膜，而且能溶解不可逆沉积的硫化锂，电池稳定性有一定提高，但是五硫化磷对多硫化物的溶解也可能增加电池的“飞梭”效应。
【发明内容】
[0005]本发明针对多硫化 物穿梭问题，提出了利用对隔膜的改性来抑制“飞梭”效应。主要的应用原理是相同电荷的排斥作用。在隔膜微孔内引入大量负电荷以阻隔多硫化物的穿梭。
[0006]为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下:
[0007]所述复合膜是由聚丙烯隔膜、聚乙烯隔膜或聚丙烯-聚乙烯复合隔膜与硅烷亚胺锂通过水解缩聚制备而成，其中硅烷亚胺锂占复合膜质量分数的0.1-10%。复合膜孔隙率为5-50%ο
[0008]所述的聚硅烷亚胺锂的化学结构如下所示。
【权利要求】
1.一种锂硫电池用复合膜，其特征在于:所述复合膜是由聚丙烯隔膜、聚乙烯隔膜或聚丙烯-聚乙烯复合隔膜与硅烷亚胺锂通过水解缩聚制备而成，其中硅烷亚胺锂占复合膜质量分数的0.1-10%。
2.根据权利要求1所述的复合膜，其特征在于:所述硅烷亚胺锂结构式如下，
3.根据权利要求1所述的复合膜，其特征在于:所述复合膜孔隙率为5-50%。
4.一种权利要求1所述复合膜的制备方法，其特征在于:所述复合膜采用如下制备方法获得，首先将聚丙烯隔膜、聚乙烯隔膜或聚丙烯-聚乙烯复合隔膜通过低温等离子技术改性使其表面带有含氧基团，将硅烷亚胺锂溶液通过浸入、喷涂或刮涂方式处理改性后的隔膜4-72小时后，用水或醇溶剂洗涤、干燥得到复合膜。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于:所述低温等离子技术改性是将隔膜放置在等离子体处理装置中，控制氧气或氩气气体流速为60-90sccm，处理功率为5-500W，处理时间为0.5-30分钟后取出，置于空气中，使其表面带有含氧基团。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于:所述硅烷亚胺锂溶液的浓度为0.01-1OmolL1 ； 溶液的溶剂为甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、乙腈、甲苯中的一种或二种以上。
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于:所述醇溶剂为甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇的一种或二种以上。
【文档编号】C08L23/12GK103849001SQ201210514224
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2012年12月4日 优先权日:2012年12月4日
【发明者】张华民, 曲超, 张凤祥, 张益宁, 王美日, 马艺文 申请人:中国科学院大连化学物理研究所