一种隔膜及其应用的锂硫电池的制作方法

本发明涉及新能源，具体涉及一种隔膜及其应用的锂硫电池。

背景技术：

1、锂硫电池以金属锂作为负极活性材料，以硫材料作为正极活性材料，其中，金属锂具有高理论比容量和低氧化还原电位；硫材料不仅表现出超高理论容量，而且丰度高，无毒性，使其在商业应用中表现出更好的环境友好性和更具吸引力的成本优势。这些使得锂硫电池成为备受瞩目的储能器件。

2、但是锂硫电池的商业进程却受到一系列问题的阻碍，其中包括多硫化物的穿梭效应，严重的穿梭效应会导致活性材料损失，从而造成电池初始容量低、循环稳定性差。构建功能性改性隔膜是目前解决锂硫电池上述问题的主要策略之一，但制得的改性隔膜仍存在无法兼具高初始容量和优异循环稳定性，甚至有的制备方法复杂，导致失去成本优势等问题。

3、因此，开发一种制备方法简单、成本低廉且兼具高初始容量和优异循环稳定性的锂硫电池隔膜成为亟待解决的技术难题。

技术实现思路

1、基于现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供了一种制备方法简单、成本低廉且兼具高初始容量和优异循环稳定性的隔膜及应用其的锂硫电池。

2、第一方面，本发明提供了一种隔膜，包括基膜和设置于所述基膜的靠近正极侧的修饰层，所述修饰层包括多孔碳复合材料，所述多孔碳复合材料包含氧化锌。

3、进一步地，所述氧化锌包括多面体的氧化锌。

4、进一步地，基于所述修饰层的的总质量，所述氧化锌的质量为24～36％。

5、进一步地，所述多孔碳复合材料至少满足以下条件之一：

6、(1)所述多孔碳复合材料的比表面积为1300～1750m2/g；

7、(2)所述多孔碳复合材料的ig/id为0.9～1.5；

8、(3)所述多孔碳复合材料的孔径为5～20nm。

9、进一步地，所述氧化锌的粒径为100～300nm。

10、进一步地，在所述修饰层中，多孔碳复合材料的负载量为0.3～2.2mg/cm2。

11、进一步地，所述修饰层的厚度为6～20μm。

12、进一步地，所述隔膜与电解液的接触角为15～30°

13、进一步地，所述修饰层包含以下重量百分含量的组分：所述多孔碳复合材料70％～80％，导电剂10％～20％，粘结剂10％～15％。

14、第二方面，本发明提供了一种锂硫电池，包括正极、负极、电解液和上述隔膜，

15、相比现有技术，本申请的有益效果在于：

16、(1)本申请隔膜利用多孔碳的三维多孔结构捕获多硫化物，阻挡其穿梭，并利用氧化锌与多硫化物间的锌-硫键和锂-氧键作用，进一步抑制多硫化物的迁移和扩散；同时多孔碳具有良好的导电性，相当于集流体，能够实现活性物质硫的捕获及再利用，提高正极硫的利用率，进而提高锂硫电池的容量。

17、(2)本申请隔膜在多孔碳和氧化锌的协同作用下，使锂硫电池兼具高的初始容量和优异的循环稳定性，同时该隔膜制备方法简单，成本低廉。

技术特征：

1.一种隔膜，其特征在于，包括基膜和设置于所述基膜的至少一面上的修饰层，所述修饰层包括多孔碳复合材料，所述多孔碳复合材料包含氧化锌。

2.根据权利要求1所述的隔膜，其特征在于，所述氧化锌包括多面体的氧化锌。

3.根据权利要求1所述的隔膜，其特征在于，基于所述修饰层的总质量，所述氧化锌的质量为24～36％。

4.根据权利要求1所述的隔膜，其特征在于，所述多孔碳复合材料至少满足以下条件之一：

5.根据权利要求1所述的隔膜，其特征在于，所述氧化锌的粒径为100～300nm。

6.根据权利要求1所述的隔膜，其特征在于，在所述修饰层中，多孔碳复合材料的负载量为0.3～2.2mg/cm2。

7.根据权利要求1所述的隔膜，其特征在于，所述修饰层的厚度为6～20μm。

8.根据权利要求1所述的隔膜，其特征在于，所述隔膜与电解液的接触角为15～30°。

9.根据权利要求8所述的隔膜，其特征在于，所述修饰层包含以下重量百分含量的组分：所述多孔碳复合材料70％～80％，导电剂10％～20％，粘结剂10％～15％。

10.一种锂硫电池，其特征在于，包括正极、负极、电解液和权利要求1～9任一项所述隔膜。

技术总结
本申请公开了一种隔膜及其应用的锂硫电池，涉及新能源技术领域。本申请隔膜利用多孔碳的物理吸附和氧化锌的化学吸附的协同作用，有效阻挡多硫化物的迁移和扩散，同时利用多孔碳良好的导电性，使被捕获的多硫化物得以再利用，提高正极硫的利用率，不仅能够兼具高初始容量和优异循环稳定性，而且制备方法简单，成本低廉。

技术研发人员：伍翠霞,徐莉娟
受保护的技术使用者：欣旺达电动汽车电池有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14