一种电催化材料及其制备方法、隔离膜和锂硫电池与流程

1.本发明涉及电池技术领域，具体而言，涉及一种电催化材料及其制备方法、隔离膜和锂硫电池。


背景技术：

2.锂硫电池（lsb）具有成本低廉、高理论能量密度和高理论克容量的优势，作为一种储能器件，它备受关注。但是，现有技术中的锂硫电池存在lips穿梭以及lips转化反应困难的问题，制约着lsb储能技术的发展。鉴于此，特提出本发明。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种能有效吸附lips并催化其向li2s的转化的电催化材料的制备方法、电催化材料、隔离膜和锂硫电池，能有效地提高材料的克容量，提高锂硫电池的电化学性能。
4.本发明是这样实现的：第一方面，本发明提供一种电催化材料的制备方法，包括：将第一金属盐前驱体和第二金属盐前驱体溶解于去离子水中进行反应得到沉淀，将沉淀煅烧得到多金属复合材料中间产物；将多金属复合材料中间产物放入非氧化性酸中进行刻蚀，并加入活性更强的金属的硝酸盐进行取代反应得到活性高的金属分布在外侧活性低的金属分布在内部的电催化材料；其中，电催化材料的化学通式为aabbccod，a、b以及c均选自fe、co、ni、mn、mo、w、cu、zn、nb、sn、mg、al和v中的任一种，且0《a≤3，0 《b≤5，0 《c≤3，0 《d≤5。
5.在可选的实施方式中，第一金属盐前驱体的化学通式为m1
x1
(no3)
y1
，m1为fe、co、ni、mn、mo、w、cu、zn、nb、sn和v中的至少一种，且0 《x1≤3，0《y1≤5；第二金属盐前驱体的化学通式为(nh4)nm2
x2oy2
或nanm2
x2oy2
，m2是mo、w和v中的一种或多种，且0 《x2≤9，0 《y2≤30。
6.在可选的实施方式中，第一金属盐前驱体和第二金属盐前驱体在去离子水中进行反应的反应时间大于10min，反应温度低于30℃。
7.在可选的实施方式中，煅烧的步骤在管式炉中进行，且煅烧过程中通入保护气体，煅烧温度为350-600℃，升温速率2-5℃/min，保温时间为1-3h。
8.在可选的实施方式中，非氧化性酸的浓度为2-8m，刻蚀的时间为2-60min；和/或，非氧化性酸包括盐酸、氢溴酸、碳酸或稀硫酸中的至少一种；和/或，制备方法还包括在取代反应结束后过滤沉淀，并将沉淀放置于高温管式炉中以2-5℃/min的升温速率升温至350-600℃，并保温1-3h，以得到电催化材料。
9.第二方面，本发明提供一种电催化材料，通过前述实施方式中任一项的电催化材
料的制备方法制备得到。
10.第三方面，本发明提供一种隔离膜，包括：基体和涂覆于基体至少一个侧表面的修饰层，修饰层包括前述实施方式中任一项的电催化材料的制备方法制备得到的电催化材料或者包括前述实施方式的电催化材料，修饰层还包括导电剂、粘结剂以及溶剂。
11.在可选的实施方式中，修饰层通过修饰涂层涂覆于基体后干燥得到，在修饰涂层中，电催化材料、导电剂以及粘结剂的用量比为（6-8）:（1-3）:1；和/或，基体为聚乙烯膜、聚丙烯膜、聚乙烯和聚丙烯形成的复合膜中的一种；和/或，导电剂包括导电炭黑、导电石墨、碳纳米管、碳纳米纤维、石墨烯中的至少一种；和/或，粘结剂包括聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯晴、羧甲基纤维素钠、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一种。
12.在可选的实施方式中，修饰层的厚度为2-8μm；和/或，修饰层的面密度为0.5~5.0mg/cm2。
13.第四方面，本发明提供一种锂硫电池，包括前述实施方式中任一项的隔离膜。
14.本发明的实施例至少具备以下优点或有益效果：本发明的实施例提供了一种电催化材料的制备方法，包括将第一金属盐前驱体和第二金属盐前驱体溶解于去离子水中进行反应得到沉淀，将沉淀煅烧得到多金属复合材料中间产物；将多金属复合材料中间产物放入非氧化性酸中进行刻蚀，并加入活性更强的金属的硝酸盐进行取代反应得到活性高的金属分布在外侧活性低的金属分布在内部的电催化材料；其中，电催化材料的化学通式为aabbccod，a、b以及c均选自fe、co、ni、mn、mo、w、cu、zn、nb、sn、mg、al和v中的任一种，且0《a≤3，0《b≤5，0《c≤3，0 《d≤5。
15.该制备方法能形成缺陷浓度梯度分布的催化材料，一方面，此电催化材料引入了多种金属，多金属的引入赋予了材料更高的极性，能改善隔离膜的基体与电解液之间的亲润特性差的情况，能增强电解液对隔膜的浸润性，有利于更多反应界面的构建和离子传质能力的提高，利于提高锂硫电池的电化学性能；另一方面，通过缺陷浓度梯度分布的特点，能增加材料表面活性催化位点，既满足表面缺陷最大化的需求，又能维持缺陷的稳定性，使得其用作lsb隔膜修饰层后，既具有表面缺陷浓度高、反应活性高的优点，又能有效吸附lips并催化其向li2s的转化，抑制lips穿梭，实现高lips利用率，从而获得高的克容量发挥，也能充分提高锂硫电池的电化学性能。
16.本发明的实施例提供的电催化材料，通过上述的制备方法制备得到。因此，其也具有高的克容量发挥，能提高锂硫电池的电化学性能。
17.本发明的实施例提供的隔膜，包括上述的电催化材料。因此，其也具有高的克容量发挥，能提高锂硫电池的电化学性能。
18.本发明的实施例提供的锂硫电池，包括上述的隔膜。因此，具有电化学性能优异的特点。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
20.图1为本发明的实施例1提供的电催化材料的sem图；图2为本发明的实施例1提供的电催化材料的tem图；图3为对比例1提供的无缺陷的三金属点催化材料的sem图；图4为对比例2提供的无缺陷的双金属电催化材料的sem图；图5为对比例3提供的无缺陷的单金属电催化材料的sem图。
具体实施方式
21.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
22.以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
23.现有技术中的锂硫电池存在lips穿梭以及lips转化反应困难的问题，制约着lsb储能技术的发展。有鉴于此，本实施例提供了一种能有效吸附lips并催化其向li2s的转化的电催化材料的制备方法、电催化材料、隔离膜和锂硫电池，能有效地提高材料的克容量，提高锂硫电池的电化学性能。下面对电催化材料的制备方法、电催化材料、隔离膜和锂硫电池进行详细地介绍。
24.本发明提供一种电催化材料，其通过电催化材料的制备方法制备得到，制备方法具体包括：s1：将第一金属盐前驱体和第二金属盐前驱体溶解于去离子水中进行反应得到沉淀，将沉淀煅烧得到多金属复合材料中间产物；s2：将多金属复合材料中间产物放入非氧化性酸中进行刻蚀，并加入活性更强的金属的硝酸盐进行取代反应得到活性高的金属分布在外侧活性低的金属分布在内部的电催化材料。且电催化材料的化学通式为aabbccod，a、b以及c均选自fe、co、ni、mn、mo、w、cu、zn、nb、sn、mg、al和v中的任一种，且0 《a≤3，0 《 b≤5，0 《c≤3，0 《 d≤5。
25.lsb的高克容量发挥依赖于固-液-固多相反应，即多硫化锂（lips）的溶解和转化反应。由于固-液反应（lips的溶解）的动力学速率高于液-固反应（lips转化），因此后者为速控步骤，lips在电解液中的长时间滞留会加大了lips穿梭的风险，影响液固转化过程动力学性能。同时，lips的转化反应（lips
→
li2s）贡献了超过70%的放电克容量，因而提升放电过程中lips向li2s还原过程的液-固转化过程动力学性能尤为重要。也即，现有技术提高lips还原反应动力学性能的方式主要有两种，一种为物理/化学吸附lips，另一种为催化lips的转化。
26.在本发明的实施例中，通过上述电催化材料的制备方法，能制备得到具有多种金属且具有缺陷浓度梯度化分布的电催化材料。一方面，此电催化材料引入了多种金属，多金
属的引入赋予了材料更高的极性，能改善隔离膜的基体与电解液之间的亲润特性差的情况，能增强电解液对隔膜的浸润性，有利于更多反应界面的构建和离子传质能力的提高，利于提高锂硫电池的电化学性能；另一方面，通过缺陷浓度梯度分布的特点，能增加材料表面活性催化位点，既满足表面缺陷最大化的需求，又能维持缺陷的稳定性，使得其用作lsb隔膜修饰层后，既具有表面缺陷浓度高、反应活性高的优点，又能有效吸附lips并催化其向li2s的转化，抑制lips穿梭，实现高lips利用率，从而获得高的克容量发挥，也能充分提高锂硫电池的电化学性能。
27.详细地，在步骤s1中，第一金属盐前驱体的化学通式为m1
x1
(no3)
y1
，m1为fe、co、ni、mn、mo、w、cu、zn、nb、sn和v中的至少一种，且0 《x1≤3，0《y1≤5；第二金属盐前驱体的化学通式为(nh4)nm2
x2oy2
或nanm2
x2oy2
，m2是mo、w和v中的一种或多种，且0《x2≤9，0《y2≤30。通过第一金属盐前驱体和第二金属盐前驱体的混合和反应能使最后制备得到的电催化材料具有多种金属材料，能通过金属材料的加入保证电催化材料的反应活性，以便于后续制备得到具有缺陷浓度梯度分布的材料，且多金属的引入，还赋予了材料更好的极性，能改善隔离膜的基体与电解液之间的亲润特性，增加电解液对隔膜的浸润性，有利于更多反应界面的构件和离子传质能力的提升。
28.同时，在步骤s1中，第一金属盐前驱体和第二金属盐前驱体在去离子水中进行反应的反应时间大于10min，反应温度低于30℃。通过控制反应时间和反应温度，利于保证共沉淀反应的质量，能保证后续能煅烧得到纯净度较高的多金属复合材料中间产物，可减少杂质的引入，减少副反应的发生，以充分保证电催化材料的质量，以提高锂硫电池的电化学性能。
29.并且，煅烧的步骤在管式炉中进行，且煅烧过程中通入保护气体，保护气体可选择为高纯氮气或氩气，煅烧温度为350-600℃，示例性地，可选择为350℃、400℃、500℃以及600℃，升温速率2-5℃/min，示例性地，可选择为2℃/min、3℃/min、4℃/min或5℃/min，保温时间为1-3h，示例性地，可选择为1h、2h以及3h。
30.一方面，通过“共沉淀+高温分解”的方法制备能将多种金属复合以得到多金属复合材料中间产物，以能赋予材料更好的极性，改善隔离膜的基体与电解液之间的亲润特性，增加电解液对隔膜的浸润性，以提高锂硫电池的电化学性能；另一方面，通过控制煅烧的环境、煅烧的温度以及升温速率的控制能保证反应得到的多金属复合材料的质量，利于后续进行刻蚀和取代作业，能进一步地保证锂硫电池的电化学性能。
31.详细地，在步骤s2中，非氧化性酸包括盐酸、氢溴酸、碳酸或稀硫酸中的至少一种，示例性地，可选择为盐酸，盐酸带入的杂质元素少。同时，非氧化性酸的浓度为2-8m，示例性地，可选择为2m、3m、4m、5m、6m、7m以及8m等，刻蚀的时间为2-60min，示例性地，可选择为3min、10min、20min、30min、40min等。通过刻蚀作业的进行，能在多金属复合材料中间产物的表面刻蚀形成缺陷，也即可以形成高反应活性催化位点，以能有效地吸附lips并催化其向li2s的转化，从而改善锂硫电池的电化学性能。
32.同时，在步骤s2中，活性更强的金属的含义为相较于多金属复合材料中间产物中的金属而言，在金属活动顺序表中更靠前的金属。示例性地，当多金属复合材料中的金属元素为钼和铜时，根据金属活性顺序表可知，fe、zn、mg、al等元素均排在钼和铜之前，因而此时fe、zn、mg以及al均能作为活性更强的金属。通过活性更强的金属的硝酸盐的加入能触发
取代反应的进行，也即步骤s2采用了“部分刻蚀-取代”的方法制备缺陷浓度梯度化分布的电催化材料。由于缺陷浓度梯度化分布的电催化材料具有表面反应活性高于内部的特点，使得缺陷浓度的梯度化分布维持了其高反应性活性的特点，以使得lips的吸附和催化发生在该电催化材料的表界面，从而使得将电催化材料用于lsb隔膜修饰后，可提升lips还原反应动力学速率，以提高lsb的容量发挥。
33.需要说明的是，在步骤s2结束后，可以在高温、惰性气氛下保温数小时，也即，制备方法还包括在取代反应结束后过滤沉淀，并将沉淀放置于高温管式炉中以2-5℃/min的升温速率升温至350-600℃，并保温1-3h，以得到电催化材料。示例性地，以5℃/min的升温速率升温至500℃，保温1h，随管式炉冷却降至室温后即可得到缺陷浓度梯度化分布的电催化材料。通过在高温的环境下进行保温，一方面可以促使过量的硝酸盐分解，促进取代反应充分进行，另一方面可以维持材料结构的稳定性，得到的稳定的缺陷浓度梯度化分布的电催化材料，以能充分发挥材料高克容量的优势，以提高锂硫电池的电化学性能。
34.本发明的实施例还提供了一种隔离膜，其包括基体和涂覆于基体至少一个侧表面的修饰层，修饰层包括前述实施方式中任一项的电催化材料的制备方法制备得到的电催化材料或者包括前述实施方式的电催化材料，修饰层还包括导电剂、粘结剂以及溶剂。由于该隔离膜包括上述的电催化材料，因此，该隔离膜既具有表面缺陷浓度高、反应活性高的优点，又能够通过物理/化学吸附作用阻拦lips的穿梭，并作为活性位点催化lips还原，能有效地提高lsb的容量发挥。
35.详细地，基体为聚乙烯膜、聚丙烯膜、聚乙烯和聚丙烯形成的复合膜中的一种，示例性地，可选择为聚丙烯膜。导电剂包括导电炭黑、导电石墨、碳纳米管、碳纳米纤维、石墨烯中的至少一种，示例性地，可选择为导电炭黑。粘结剂包括聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯晴、羧甲基纤维素钠、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一种。示例性地，可选择为pvdf。溶剂可选择为nmp。在进行隔离膜的制备时，可先将电催化材料、导电剂以及粘结剂按照一定比例混合均匀，然后加入到溶剂中并分散均匀后得到修饰浆料。接着，将修饰浆料涂布于基体的表面，并烘干和冷压后即可得到基体表面设置有修饰层的隔离膜。
36.需要说明的是，在本发明的实施例中，电催化材料、导电剂以及粘结剂的用量比为（6-8）:（1-3）:1，示例性地，可选择为6:3:1或7:2:1或8:1:1。同时，修饰层的厚度为2-8μm，示例性地，可选择为2μm、3μm、4μm、5μm等，修饰层的面密度为0.5~5.0mg/cm2，示例性地，可选择为0.5、1、2、3等。通过对修饰浆料的比例以及修饰层的厚度和面密度进行控制，利于在组装成锂硫电池后进一步地提高电池克容量的发挥，能有效地保证锂硫电池的电化学性能。
37.本发明的实施例还提供了一种锂硫电池，其包括上述的隔离膜。还包括壳体、正极极片、负极极片以及电解液。正极极片、隔离膜以及负极极片依次层叠放置，然后通过叠片或卷绕形成极芯，将极芯装入壳体后，注入电解液，并密封后即可得到锂硫电池。由于该电池包括上述隔离膜，因此，此电池也具有克容量高的优点。
38.详细地，正极极片包括正极集流体和设置于正极集流体厚度方向至少一侧的正极活性物质层，正极活性物质层通过正极活性浆料涂覆于正极集流体后经过烘干和冷压得到。正极集流体可选择为铝箔，正极活性浆料包括升华硫、导电剂、粘结剂以及溶剂。导电剂包括导电炭黑、导电石墨、碳纳米管、碳纳米纤维、石墨烯中的至少一种；粘结剂包括聚偏氟
乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯晴、羧甲基纤维素钠、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一种。在制备时，可先将升华硫、导电炭黑、聚偏氟乙烯进行预混，然后将预混后的干粉分散到溶剂中即可。其中，预混合采用的是干粉混合，使用玛瑙研钵混合或行星式球磨机混合，升华硫、导电剂和粘结剂的质量比可选择（6-8）:（1-3）:1，示例性地，可为6:3:1或7:2:1。溶剂可选择为nmp。
39.详细地，负极极片可选择为锂负极，也即可选择为锂箔。电解液可选择为litfsi溶解在1:1体积比的乙二醇二甲醚和1，3-二氧戊环的溶液中，并以一定量的lino3作为添加剂。
40.下面通过具体的实施例、对比例以及实验例对本发明的实施例提供的锂硫电池的性能进行详细地介绍：实施例1本实施例提供了一种锂硫电池，其通过以下方法制备得到：s1：正极极片的制备，具体包括：将升华硫、导电炭黑和聚偏氟乙烯按照质量比为6:3:1混匀，然后分散到nmp中制备得到正极活性浆料；将正极活性浆料涂覆于铝箔的厚度方向的两侧面，并烘干和冷压后得到正极极片。
41.s2：隔离膜的制备，具体包括：s21：电催化材料的制备，具体包括：sa：称取一定量的四水合钼酸铵和硝酸铜（摩尔比为1:1）溶解在去离子水溶液中，待两者反应后，过滤沉淀，干燥备用；sb：将步骤sa中得到的沉淀物置于高温管式炉中，以5℃/min的升温速率升温至500℃，保温2h，然后随管式炉冷却降至室温，得到多金属复合材料中间产物；sc：将步骤sb得到的多金属复合材料中间产物分散在4 m的盐酸中，加入0.6m硝酸铁，反应3h后，过滤沉淀，干燥备用；sd：将步骤sc得到的沉淀置于高温管式炉中，以5℃/min的升温速率升温至500℃，保温1h，随管式炉冷却降至室温后即可得到缺陷浓度梯度化分布的电催化材料。
42.s22：将电催化材料、导电炭黑以及pvdf按照质量比为（6-8）:（1-3）:1混合均匀，然后分散到nmp得到修饰浆料；将修饰浆料涂布于基体的沿厚度方向的两个侧表面，并烘干和冷压后即可得到基体表面设置有修饰层的隔离膜。
43.s3：锂硫电池的组装。
44.将正极极片、隔离膜以及锂负极层叠方式，并卷绕后得到极芯。将极芯注入电解液后，并密封后得到锂硫电池。
45.实施例2本实施例提供了一种锂硫电池，其与实施例1提供的锂硫电池的区别在于，步骤s21具体包括：sa：称取一定量的四水合钼酸铵和硝酸镍（摩尔比为1:1）溶解在去离子水溶液中，待两者反应后，过滤沉淀，干燥备用；sb：将步骤sa中得到的沉淀物置于高温管式炉中，以3℃/min的升温速率升温至450℃，保温3h，然后随管式炉冷却降至室温，得到多金属复合材料中间产物；
sc：将步骤sb得到的多金属复合材料中间产物分散在2m的盐酸中，加入0.6m硝酸铁，反应3h后，过滤沉淀，干燥备用；sd：将步骤sc得到的沉淀置于高温管式炉中，以5℃/min的升温速率升温至500℃，保温1h，随管式炉冷却降至室温后即可得到缺陷浓度梯度化分布的电催化材料。
46.实施例3本实施例提供了一种锂硫电池，其与实施例1提供的锂硫电池的区别在于，步骤s21具体包括：sa：称取一定量的钒酸氨和硝酸锰（摩尔比为1:1）溶解在去离子水溶液中，待两者反应后，过滤沉淀，干燥备用；sb：将步骤sa中得到的沉淀物置于高温管式炉中，以3℃/min的升温速率升温至600℃，保温1h，然后随管式炉冷却降至室温，得到多金属复合材料中间产物；sc：将步骤sb得到的多金属复合材料中间产物分散在5m的盐酸中，加入0.6m硝酸铁，反应3h后，过滤沉淀，干燥备用；sd：将步骤sc得到的沉淀置于高温管式炉中，以5℃/min的升温速率升温至450℃，保温2h，随管式炉冷却降至室温后即可得到缺陷浓度梯度化分布的电催化材料。
47.实施例4本实施例提供了一种锂硫电池，其与实施例1提供的锂硫电池的区别在于，步骤s21具体包括：sa：称取一定量的钒酸钠和硝酸钨（摩尔比为1:1）溶解在去离子水溶液中，待两者反应后，过滤沉淀，干燥备用；sb：将步骤sa中得到的沉淀物置于高温管式炉中，以3℃/min的升温速率升温至600℃，保温1h，然后随管式炉冷却降至室温，得到多金属复合材料中间产物；sc：将步骤sb得到的多金属复合材料中间产物分散在5m的盐酸中，加入0.6m硝酸铁，反应3h后，过滤沉淀，干燥备用；sd：将步骤sc得到的沉淀置于高温管式炉中，以5℃/min的升温速率升温至350℃，保温3h，随管式炉冷却降至室温后即可得到缺陷浓度梯度化分布的电催化材料。
48.对比例1对比例1提供了一种锂硫电池，其与实施例1提供的锂硫电池的区别在于，在步骤s21中，不具备sc中的采用盐酸进行刻蚀的步骤，直接将sb得到的多金属复合材料中间产物加入到硝酸铁中进行反应得到沉淀。
49.对比例2对比例2提供了一种锂硫电池，其与实施例1提供的锂硫电池的区别在于，在步骤s21中，不具备sc和sd的步骤，其直接采用多金属复合材料中间产物作为电催化材料。
50.对比例3对比例3提供了一种锂硫电池，其与实施例1提供的锂硫电池的区别在于，在步骤s21包括将一定量的四水合钼酸铵置于高温管式炉中，以5℃/min的升温速率升温至500℃，保温2 h，随管式炉冷却降至室温得到moo3电催化材料。
51.实验例1图1为本发明的实施例1提供的电催化材料的sem图；图2为本发明的实施例1提供
的电催化材料的tem图；图3为对比例1提供的无缺陷的三金属点催化材料的sem图；图4为对比例2提供的无缺陷的双金属电催化材料的sem图；图5为对比例3提供的无缺陷的单金属电催化材料的sem图。请参阅图1至图5，实验例1对实施例1和对比例1-3制备得到的电催化材料使用sem和tem进行表征。根据图1至图5的表征结果可知，实施例1和对比例1-3制备得到的电催化材料的结构和形貌完全不同。本发明的实施例1制备得到的缺陷浓度梯度化分布的电催化材料具有颗粒状形貌，tem证实了其缺陷浓度的变化趋势，而对比例1制备得到的三金属电催化材料颗粒尺寸有明显增大，这不利于缺陷的暴露和梯度化分布。对比例2制备得到的无缺陷的双金属电催化材料与缺陷浓度梯度化的材料相似，只是颗粒尺寸略微增大。对比例3制备得到的无缺陷的单金属电催化材料具有棒状形貌，其长径比为20-50。
52.实验例2将实施例1-4以及对比例1-3制备得到的锂硫电池在1c的电流密度下进行起始克容量和循环100圈后的最终克容量的测试。具体的，采用land ct-2001a型电化学测试系统对锂硫电池的1c/1c循环性能进行测试，测试电压区间为1.7~2.8 v，温度为25度。其中所有电池测试循环前在0.2c倍率下活化3圈，再开始1c/1c循环。1c下的第1圈放电容量为初始克容量，第100圈的容量为最终克容量。测试结果如表1所示。
53.表1.克容量测试结果
项目电流密度/c起始克容量/mahg-1
循环圈数/圈最终克容量/mahg-1
实施例11.0836100730实施例21.0823100712实施例31.0806100720实施例41.0815100715对比例11.0800100690对比例21.0765100640对比例31.0713100583
根据表1中测试数据可知，本发明的实施例1-4提供的锂硫电池具有更高的克容量，具有更优异的电化学性能。也即，本发明的实施例提供的具有缺陷浓度梯度化分布的电催化材料能有效地提高锂硫电池的克容量，以提高锂硫电池的电化学性能。同时，根据表1中实施例1-3之间相互对比可知，当都采用三金属电催化材料时，通过四水合钼酸铵、硝酸铜以及硝酸铁制备得到的材料具有更高的克容量；且根据实施例3与实施例4的对比可知，三金属电催化材料与四金属电催化材料对材料克容量的影响不大，在保证了材料缺陷的前提下，二者均能有效地提高材料的克容量。也即，多金属的种类和缺陷二者对克容量的影响中，缺陷占主要影响因素，因而在保证材料缺陷的前提下，无论是三金属电催化材料还是四金属催化材料均能赋予材料更高的极性，改善了聚丙烯隔膜基体表面与电解液之间亲润特性差的状况，增强电解液对隔膜的浸润性，以利于更多反应界面的构建和离子传质能力的提升，从而保证材料克容量。另外，根据表1中对比例1-3的对比可知，对比例1为无缺陷的三金属电催化材料，对比例2为无缺陷的双金属的电催化材料，对比例3为无缺陷的单金属电催化材料，在同样无缺陷的前提下，金属越多，其越能提高锂硫电池的克容量，以能充分提高锂硫电池的电化学性能。
54.综上所述，一方面，此电催化材料引入了多种金属，多金属的引入赋予了材料更高的极性，能改善隔离膜的基体与电解液之间的亲润特性差的情况，能增强电解液对隔膜的
浸润性，有利于更多反应界面的构建和离子传质能力的提高，利于提高锂硫电池的电化学性能；另一方面，通过缺陷浓度梯度分布的特点，能增加材料表面活性催化位点，既满足表面缺陷最大化的需求，又能维持缺陷的稳定性，使得其用作lsb隔膜修饰层后，既具有表面缺陷浓度高、反应活性高的优点，又能有效吸附lips并催化其向li2s的转化，抑制lips穿梭，实现高lips利用率，从而获得高的克容量发挥，也能充分提高锂硫电池的电化学性能。
55.综上，本发明的实施例提供了一种能有效吸附lips并催化其向li2s的转化的电催化材料的制备方法、电催化材料、隔离膜和锂硫电池，能有效地提高材料的克容量，提高锂硫电池的电化学性能。
56.以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。