一种锂硫电池隔膜及锂硫电池

本发明属于锂硫电池领域，尤其涉及一种锂硫电池隔膜及锂硫电池。

背景技术：

1、随着当今社会的快速发展，人们对二次电池的需求日益增加，而现有商业化锂离子二次电池由于其理论比容量的限制，其能量密度难以进一步大幅度提升，进而一定程度上限制了能源行业的快速发展。锂硫电池因其较高的理论比容量(1675mah g-1)和能量密度(2600wh kg-1)而被人们广泛关注，且被认为是最易满足人类能源需求的一类二次电池之一。

2、然而，锂硫电池在充放电过程中会生成可溶性的多硫化锂，并穿梭到负极导致电池性能变差。因此，多硫化锂穿梭效应严重影响了锂硫电池的商业化应用。

技术实现思路

1、基于上述技术问题，本发明提供了一种锂硫电池隔膜，采用铜或镍掺杂多孔碳材料对隔膜改性，能够有效抑制多硫化锂的穿梭反应，可以显著提升锂硫电池的充放电容量以及倍率性能。

2、本发明具体方案如下：

3、本发明目的之一在于，提供了一种锂硫电池隔膜，其制备方法包括：s1、制备金属掺杂多孔碳材料，所述金属为铜或镍；s2、将金属掺杂多孔碳材料、导电剂、粘结剂与溶剂混合，制备成浆料涂覆于隔膜上，干燥，得到锂硫电池隔膜。

4、优选地，s1中，所述铜掺杂多孔碳材料制备包括：以2-甲基咪唑、锌前驱体、二价铜盐为原料，搅拌混合后，在惰性气氛下煅烧，得到铜掺杂的多孔碳材料。

5、优选地，s1中，所述镍掺杂多孔碳材料制备包括：以2-甲基咪唑、锌前驱体、二价镍盐为原料，搅拌混合后，在惰性气氛下煅烧，得到镍掺杂的多孔碳材料。

6、优选地，s1中，2-甲基咪唑、锌前驱体、二价铜盐的质量比为40:18-22:0.2-0.4；2-甲基咪唑、二水乙酸锌、二价镍盐的质量比为40:18-22:0.2-0.4。

7、优选地，s1中，所述锌前驱体为二水乙酸锌；二价铜盐为五水硫酸铜；二价镍盐为六水氯化镍。

8、优选地，s1中，惰性气氛选自氮气或氩气。

9、优选地，s1中，煅烧温度为850-950℃，煅烧时间为1-4h。

10、优选地，s2中，金属掺杂多孔碳材料、导电剂、粘结剂的质量比为4-7:1-3:1-3。

11、优选地，s2中，导电剂选自导电炭黑、乙炔黑、科琴黑中至少一种；粘结剂选自聚偏氟乙烯或羧甲基纤维素钠；溶剂选自n-甲基吡咯烷酮、水、乙醇中至少一种。

12、本发明目的之二在于，还提供了一种锂硫电池，包含以上任一项所述的锂硫电池隔膜。

13、本发明有益效果为：

14、本发明以铜或镍掺杂zif-8煅烧成多孔碳材料作为改性剂，与导电剂，粘结剂混合后涂敷在商业celgard隔膜上制得锂硫电池隔膜，成本低廉，产出量较大，对多硫化锂的穿梭反应有显著的抑制能力，可以显著提升锂硫电池的充放电容量以及倍率性能。

技术特征：

1.一种锂硫电池隔膜，其特征在于，制备方法包括：s1、制备金属掺杂多孔碳材料，所述金属为铜或镍；s2、将金属掺杂多孔碳材料、导电剂、粘结剂与溶剂混合，制备成浆料涂覆于隔膜上，干燥，得到锂硫电池隔膜。

2.根据权利要求1所述的锂硫电池隔膜，其特征在于，s1中，所述铜掺杂多孔碳材料制备包括：以2-甲基咪唑、锌前驱体、二价铜盐为原料，搅拌反应后，在惰性气氛下煅烧，得到铜掺杂的多孔碳材料。

3.根据权利要求1或2所述的锂硫电池隔膜，其特征在于，s1中，所述镍掺杂多孔碳材料制备包括：以2-甲基咪唑、锌前驱体、二价镍盐为原料，搅拌反应后，在惰性气氛下煅烧，得到镍掺杂的多孔碳材料。

4.根据权利要求2或3所述的锂硫电池隔膜，其特征在于，s1中，2-甲基咪唑、锌前驱体、二价铜盐的质量比为40:18-22:0.2-0.4；2-甲基咪唑、二水乙酸锌、二价镍盐的质量比为40:18-22:0.2-0.4。

5.根据权利要求2-4任一项所述的锂硫电池隔膜，其特征在于，s1中，所述锌前驱体为二水乙酸锌；二价铜盐为五水硫酸铜；二价镍盐为六水氯化镍。

6.根据权利要求2-5任一项所述的锂硫电池隔膜，其特征在于，s1中，惰性气氛选自氮气或氩气。

7.根据权利要求2-6任一项所述的锂硫电池隔膜，其特征在于，s1中，煅烧温度为850-950℃，煅烧时间为1-4h。

8.根据权利要求1-7任一项所述的锂硫电池隔膜，其特征在于，s2中，金属掺杂多孔碳材料、导电剂、粘结剂的质量比为4-7:1-3:1-3。

9.根据权利要求1-8任一项所述的锂硫电池隔膜，其特征在于，s2中，导电剂选自导电炭黑、乙炔黑、科琴黑中至少一种；粘结剂选自聚偏氟乙烯或羧甲基纤维素钠；溶剂选自n-甲基吡咯烷酮、水、乙醇中至少一种。

10.一种锂硫电池，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的锂硫电池隔膜。

技术总结
本发明公开了一种锂硫电池隔膜以及锂硫电池，所述锂硫电池隔膜的制备方法包括：S1、制备金属掺杂多孔碳材料，所述金属为铜或镍；S2、将金属掺杂多孔碳材料、导电剂、粘结剂与溶剂混合，制备成浆料涂覆于隔膜上，干燥，得到锂硫电池隔膜。本发明所述锂硫电池隔膜能够有效抑制多硫化锂的穿梭反应，可以显著提升锂硫电池的充放电容量以及倍率性能。

技术研发人员：房新佐,冯志伟,黄旭,沈佳伟,欧军飞
受保护的技术使用者：江苏理工学院
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17