CN109167010B - 一种用于锂硫电池的功能性隔膜及其制备方法 - Google Patents

一种用于锂硫电池的功能性隔膜及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109167010B
CN109167010B CN201811064330.1A CN201811064330A CN109167010B CN 109167010 B CN109167010 B CN 109167010B CN 201811064330 A CN201811064330 A CN 201811064330A CN 109167010 B CN109167010 B CN 109167010B
Authority
CN
China
Prior art keywords
lithium
graphene
molybdenum sulfide
solid solution
sulfide solid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201811064330.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109167010A (zh
Inventor
张永光
王加义
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhaoqing South China Normal University Optoelectronics Industry Research Institute
Original Assignee
Zhaoqing South China Normal University Optoelectronics Industry Research Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhaoqing South China Normal University Optoelectronics Industry Research Institute filed Critical Zhaoqing South China Normal University Optoelectronics Industry Research Institute
Priority to CN201811064330.1A priority Critical patent/CN109167010B/zh
Publication of CN109167010A publication Critical patent/CN109167010A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109167010B publication Critical patent/CN109167010B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/403—Manufacturing processes of separators, membranes or diaphragms
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

本发明属于锂硫电池的技术领域，具体的涉及一种用于锂硫电池的功能性隔膜及其制备方法。该种用于锂硫电池的功能性隔膜，原料包括硫化钴钼固溶体和石墨烯。通过在锂硫电池中引入石墨烯‑硫化钴钼固溶体复合隔膜作为功能性隔膜，吸附锂硫电池充放电过程中产生的多硫化锂，改善锂硫电池的循环性能和库伦效率；克服了现有锂硫电池中多硫化物“穿梭效应”明显，锂硫电池的体积膨胀效应显著以及电池的电化学性能不稳定的缺陷。

Description

一种用于锂硫电池的功能性隔膜及其制备方法
技术领域
本发明属于锂硫电池的技术领域，具体的涉及一种用于锂硫电池的功能性隔膜及其制备方法。
背景技术
随着电动汽车产业与储能技术的迅速发展，全球对清洁与可持续能源需求
日益增加，发展高能量密度二次电池的任务也越来越迫切。目前科学家们致力于寻求新型的高能材料以获得更高能量密度的一次与二次电池，以满足目前通讯、电动汽车等产业迅速发展的需求。
20世纪90年代至今，可充电锂离子电池的发展给人类社会带来了巨大的便
利，锂离子二次电池循环使用寿命高；电荷保持能力强；无环境污染，无记忆效应。但是锂离子二次电池受嵌入式过渡金属氧化物正极材料理论容量的限制，目前电池的能量密度较低，难以满足日益发展的社会需求，所以急需寻求更高能量密度的二次电池。锂硫电池是目前己知的锂离子二次电池中理论能量密度最高的一种，达到2600 Wh/kg(硫单质的理论比容量1672 mAh/g)，同时硫单质具有资源丰富、价格低廉、环境友好等优势，是下一代二次电池的有力竞争者。
与传统的锂离子二次电池的反应机理不同，锂硫电池并不是通过脱锂与嵌锂
的过程来实现电能与化学能的相互转化，而是通过S8分子中S-S键的断裂与生成实现化学能与电能的转化，硫正极发生多步氧化还原反应，同时有硫化物的复杂相转移过程。
自进入21世纪以来，具有高能量密度的Li-S电池得到了迅速发展，人们针
对Li-S电池存在的问题，分别从硫正极、电解液以及锂负极三方面进行研究，通过不断的研究锂硫电池的循环性能、倍率性能、库伦效率等都得到很大的提高，但是距离Li-S电池最终的商业化还有一段较长的距离。目前Li-S电池存在的最大问题就是放电过程中产生的长链多硫化锂易溶于有机电解液中，并且随着电解液扩散到负极，从而与锂负极发生反应生成短链多硫化锂，生成的短链多硫化锂又随电解液迁移到硫正极生成长链多硫化锂，循环往复，这就会造成电池的容量损失以及库伦效率的下降。同时，放电终产物Li2S2,Li2S会在正极碳骨架沉积，由于放电终产物的密度比硫单质的密度小，所以如果单质硫全部反应生成Li2S，硫正极的体积膨胀将会到达80%。随着锂硫电池电化学反应的进行，放电终产物不断在硫正极的碳骨架沉积，体积不断膨胀，最终会造成碳骨架的失活，造成锂硫电池的最终失效。此外锂负极的高活性、充放电过程中产生的穿梭效应对锂负极表面形貌的破坏以及长期充放电循环过程中形成的锂枝晶等都会影响到锂硫电池的性能。
发明内容
本发明的目的在于针对目前锂硫电池正极材料的缺陷而提供一种用于锂硫电池的功能性隔膜及其制备方法，通过在锂硫电池中引入石墨烯-硫化钴钼固溶体复合隔膜作为功能性隔膜，吸附锂硫电池充放电过程中产生的多硫化锂，改善锂硫电池的循环性能和库伦效率；克服了现有锂硫电池中多硫化物“穿梭效应”明显，锂硫电池的体积膨胀效应显著以及电池的电化学性能不稳定的缺陷。
本发明的技术方案为：一种用于锂硫电池的功能性隔膜，原料包括硫化钴钼固溶体和石墨烯。
所述硫化钴钼固溶体与石墨烯的质量比为（1～3）:1。
所述用于锂硫电池的功能性隔膜的制备方法，包括以下步骤：
（1） 制备硫化钴钼固溶体：将钼酸钠与硝酸钴和硫代乙酰胺按照摩尔比1:1:（3～5）的比例溶解于去离子水中得到混合溶液，将该混合溶液置于水浴锅中加热并搅拌，升温至80～100℃时保温10～20分钟；加入无水乙醇，随后再次加入盐酸，待溶液自然冷却至室温后收集沉淀产物，并将沉淀产物清洗干燥即得硫化钴钼固溶体，备用；
（2） 制备石墨烯-硫化钴钼固溶体：将步骤（1）所得硫化钴钼固溶体与浓度为1～2mg/mL的石墨烯水溶液按照硫化钴钼固溶体与石墨烯水溶液中所含石墨烯质量比（1～3）:1的比例混合，超声并喷雾干燥后制得石墨烯-硫化钴钼固溶体；
（3）制备石墨烯-硫化钴钼固溶体复合隔膜：将Celgard隔膜裁剪为长条，然后将步骤（2）所得的石墨烯-硫化钴钼固溶体用NMP润湿后涂抹至Celgard隔膜长条上，随后将该Celgard隔膜长条裁剪为圆片，即可得到所述石墨烯-硫化钴钼固溶体功能性隔膜。
所述步骤（1）中钼酸钠为1～2g；溶解于100～300mL去离子水中；加入10～
20mL无水乙醇，随后再次加入10～20mL浓度为8～10mo1/L的盐酸。
所述步骤（1）中采用去离子水将沉淀产物反复冲洗三遍后置于烘箱中在
60℃条件下干燥12小时。
所述步骤（2）中硫化钴钼固溶体为0.5～1.5g。
所述步骤（2）中超声10～30分钟；采用喷雾干燥机进行喷雾干燥。
所述步骤（3）中将Celgard隔膜裁剪为5cm×10cm的长条；采用刮刀进行涂抹；将Celgard隔膜长条通过裁片机裁剪成直径为19mm的圆片。
本发明的有益效果为：本发明通过在锂硫电池中引入石墨烯-硫化钴钼固溶体复合隔膜作为功能性隔膜，石墨烯本身就具有很大的比表面积和丰富的孔隙结构，同时具有很好的电子传导性，这种结构能够使多硫化物被吸附限制于正极与隔膜中，有利于抑制穿梭效应，并且由于石墨烯本身特殊的机械性能，能够吸附电池放电过程中产生的活性物质，有利于降低正极在循环中的体积变化。此外这种柔性的石墨烯与正极之间有良好的接触，提供了更多的电子通道，有利于改善锂硫电池电化学反应的进行。
硫化钴钼固溶体在锂硫电池的应用中，由于独特的片层状结构对充放电过程中的多硫化物产生物理吸附，而且其比表面积大，活性位点多，可以抑制充放电过程中的穿梭效应，减少正极材料活性物质的损失，对保持锂硫电池循环性能具有重要的意义。
本发明所制备出的石墨烯-硫化钴钼固溶体功能性隔膜在锂硫电池应用过程中，硫化钴钼固溶体与石墨烯协同作用，CoS/MoS2分子外层的S原子层与石墨烯表面大π键相互作用，加快了电子的迁移速率，促进锂离子的快速迁移。同时，良好的硫化钴钼掺杂碳结构不仅增加了电极的导电性，而且也能有效地减小体积效应。硫化钴钼固溶体被石墨烯包裹后，颗粒分布均匀，充分发挥了其吸附作用，却没有造成严重的团聚现象。
制备出的石墨烯-硫化钴钼固溶体功能性隔膜在锂硫电池应用过程中，三者共同限制了锂硫电池充放电过程中多硫化锂的扩散，显著改善了锂硫电池的循环性能，提升了电池的容量与使用寿命，这对锂硫电池工业化的实现具有积极的意义。
附图说明
图1为实施例1所制得的石墨烯-硫化钴钼固溶体功能性隔膜的照片。
图2为实施例1所制得的石墨烯-硫化钴钼固溶体功能性隔膜表面的扫描电子显微镜照片。
图3为实施例1，2,3所制得的石墨烯-硫化钴钼固溶体功能性隔膜作为锂硫电池隔膜时在0.1C放电条件下的电化学循环图。
图4为实施例1与各对比例所制得的石墨烯-硫化钴钼固溶体功能性隔膜作为锂硫电池隔膜时在0.1C放电条件下的电化学循环图对比。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
所述用于锂硫电池的功能性隔膜，原料包括硫化钴钼固溶体和石墨烯。
所述硫化钴钼固溶体与石墨烯的质量比为2:1。
所述用于锂硫电池的功能性隔膜的制备方法，包括以下步骤：
（1）制备硫化钴钼固溶体：将1.5g钼酸钠与硝酸钴和硫代乙酰胺按照摩尔
比1:1:4的比例溶解于200mL去离子水中得到混合溶液，将该混合溶液置于水浴锅中加热并搅拌，升温至90℃时保温15分钟；加入15mL无水乙醇，随后再次加入15mL浓度为9mo1/L的盐酸，待溶液自然冷却至室温后收集沉淀产物，采用去离子水将沉淀产物反复冲洗三遍后置于烘箱中在60℃条件下干燥12小时即得硫化钴钼固溶体，备用；
(2)制备石墨烯-硫化钴钼固溶体：将步骤（1）所得硫化钴钼固溶体1g与浓度为1.5mg/mL的石墨烯水溶液按照按照硫化钴钼固溶体与石墨烯水溶液中所含石墨烯质量比2:1的比例混合，超声20分钟并采用喷雾干燥机进行喷雾干燥后制得石墨烯-硫化钴钼固溶体；
（3）制备石墨烯-硫化钴钼固溶体复合隔膜：将Celgard隔膜裁剪为5cm×
10cm的长条，然后将步骤（2）所得的石墨烯-硫化钴钼固溶体用NMP润湿后采用刮刀涂抹至Celgard隔膜长条上，随后将该Celgard隔膜长条通过裁片机裁剪成直径为19mm的圆片，即可得到所述石墨烯-硫化钴钼固溶体功能性隔膜。
由图1可见，制备得到的石墨烯-硫化钴钼固溶体成功涂抹到隔膜上，且二者结合紧密，并具有一定的柔韧性。
由图2可见，石墨烯-硫化钴钼固溶体制备成功，且均匀的分布在隔膜表面。
实施例2
所述用于锂硫电池的功能性隔膜，原料包括硫化钴钼固溶体和石墨烯。
所述硫化钴钼固溶体与石墨烯的质量比为3:1。
所述用于锂硫电池的功能性隔膜的制备方法，包括以下步骤：
（1）制备硫化钴钼固溶体：将1g钼酸钠与硝酸钴和硫代乙酰胺按照摩尔比
1:1:3的比例溶解于100mL去离子水中得到混合溶液，将该混合溶液置于水浴锅中加热并搅拌，升温至80℃时保温10分钟；加入10mL无水乙醇，随后再次加入10mL浓度为8mo1/L的盐酸，待溶液自然冷却至室温后收集沉淀产物，采用去离子水将沉淀产物反复冲洗三遍后置于烘箱中在60℃条件下干燥12小时即得硫化钴钼固溶体，备用；
(2)制备石墨烯-硫化钴钼固溶体：将步骤（1）所得硫化钴钼固溶体0.5g与浓度为1mg/mL的石墨烯水溶液按照硫化钴钼固溶体与石墨烯水溶液中所含石墨烯质量比3:1的比例混合，超声10分钟并采用喷雾干燥机进行喷雾干燥后制得石墨烯-硫化钴钼固溶体；
（3）制备石墨烯-硫化钴钼固溶体复合隔膜：将Celgard隔膜裁剪为5cm×
10cm的长条，然后将步骤（2）所得的石墨烯-硫化钴钼固溶体用NMP润湿后采用刮刀涂抹至Celgard隔膜长条上，随后将该Celgard隔膜长条通过裁片机裁剪成直径为19mm的圆片，即可得到所述石墨烯-硫化钴钼固溶体功能性隔膜。
实施例3
所述用于锂硫电池的功能性隔膜，原料包括硫化钴钼固溶体和石墨烯。
所述硫化钴钼固溶体与石墨烯的质量比为1:1。
所述用于锂硫电池的功能性隔膜的制备方法，包括以下步骤：
（1）制备硫化钴钼固溶体：将2g钼酸钠与硝酸钴和硫代乙酰胺按照摩尔比
1:1:5的比例溶解于300mL去离子水中得到混合溶液，将该混合溶液置于水浴锅中加热并搅拌，升温至100℃时保温20分钟；加入20mL无水乙醇，随后再次加入20mL浓度为10mo1/L的盐酸，待溶液自然冷却至室温后收集沉淀产物，采用去离子水将沉淀产物反复冲洗三遍后置于烘箱中在60℃条件下干燥12小时即得硫化钴钼固溶体，备用；
(2)制备石墨烯-硫化钴钼固溶体：将步骤（1）所得硫化钴钼固溶体1.5g与浓度为2mg/mL的石墨烯水溶液按照硫化钴钼固溶体与石墨烯水溶液中所含石墨烯质量比1:1的比例混合，超声30分钟并采用喷雾干燥机进行喷雾干燥后制得石墨烯-硫化钴钼固溶体；
（3）制备石墨烯-硫化钴钼固溶体复合隔膜：将Celgard隔膜裁剪为5cm×
10cm的长条，然后将步骤（2）所得的石墨烯-硫化钴钼固溶体用NMP润湿后采用刮刀涂抹至Celgard隔膜长条上，随后将该Celgard隔膜长条通过裁片机裁剪成直径为19mm的圆片，即可得到所述石墨烯-硫化钴钼固溶体功能性隔膜。
对比例1
该用于锂硫电池的功能性隔膜，为单一石墨烯隔膜。
该用于锂硫电池的功能性隔膜的制备方法，包括以下步骤：
（1）制备单一石墨烯：将2mg/mL的石墨烯水溶液超声30分钟并采用喷雾干燥机进行喷雾干燥后制得单一石墨烯粉末；
（2）制备石墨烯隔膜：将Celgard隔膜裁剪为5cm×10cm的长条，然后将步骤（1）所得的石墨烯粉末用NMP润湿后采用刮刀涂抹至Celgard隔膜长条上，随后将该Celgard隔膜长条通过裁片机裁剪成直径为19mm的圆片，即可得到所述石墨烯隔膜。
对比例2
该用于锂硫电池的功能性隔膜，为MoS2-石墨烯隔膜。
该用于锂硫电池的功能性隔膜的制备方法，包括以下步骤：
（1）制备硫化钼粉末：将2g钼酸钠和硫代乙酰胺按照摩尔比1:5的比例溶解于300mL去离子水中得到混合溶液，将该混合溶液置于水浴锅中加热并搅拌，升温至100℃时保温20分钟；加入20mL无水乙醇，随后再次加入20mL浓度为10mo1/L的盐酸，待溶液自然冷却至室温后收集沉淀产物，采用去离子水将沉淀产物反复冲洗三遍后置于烘箱中在60℃条件下干燥12小时即得硫化钼粉末，备用；
（2）制备石墨烯-硫化钼复合粉末：将步骤（1）所得硫化钼粉末1.5g与浓度为2mg/mL的石墨烯水溶液按照硫化钼粉末与石墨烯水溶液中所含石墨烯质量比2:1的比例混合，超声30分钟并采用喷雾干燥机进行喷雾干燥后制得石墨烯-硫化钼复合粉末；
（3）制备石墨烯-硫化钼复合隔膜：将Celgard隔膜裁剪为5cm×10cm的长条，然后将步骤（1）所得的石墨烯-硫化钼复合粉末用NMP润湿后采用刮刀涂抹至Celgard隔膜长条上，随后将该Celgard隔膜长条通过裁片机裁剪成直径为19mm的圆片，即可得到所述石墨烯-硫化钼复合隔膜。
对比例3
该用于锂硫电池的功能性隔膜，为CoS-石墨烯隔膜。
该用于锂硫电池的功能性隔膜的制备方法，包括以下步骤：
（1）制备硫化钴粉末：将2g硝酸钴和硫代乙酰胺按照摩尔比1:5的比例溶解于300mL去离子水中得到混合溶液，将该混合溶液置于水浴锅中加热并搅拌，升温至100℃时保温20分钟；加入20mL无水乙醇，随后再次加入20mL浓度为10mo1/L的盐酸，待溶液自然冷却至室温后收集沉淀产物，采用去离子水将沉淀产物反复冲洗三遍后置于烘箱中在60℃条件下干燥12小时即得硫化钴粉末，备用；
（2）制备石墨烯-硫化钴复合粉末：将步骤（1）所得硫化钴粉末1.5g与浓度为2mg/mL的石墨烯水溶液按照硫化钴粉末与石墨烯水溶液中所含石墨烯质量比2:1的比例混合，超声30分钟并采用喷雾干燥机进行喷雾干燥后制得石墨烯-硫化钴复合粉末；
（3）制备石墨烯-硫化钴复合隔膜：将Celgard隔膜裁剪为5cm×10cm的长条，然后将步骤（1）所得的石墨烯-硫化钴复合粉末用NMP润湿后采用刮刀涂抹至Celgard隔膜长条上，随后将该Celgard隔膜长条通过裁片机裁剪成直径为19mm的圆片，即可得到所述石墨烯-硫化钴复合隔膜。
对比例4
该用于锂硫电池的功能性隔膜，为MoS2隔膜。
该用于锂硫电池的功能性隔膜的制备方法，包括以下步骤：
（1）制备硫化钼粉末：将2g钼酸钠和硫代乙酰胺按照摩尔比1:5的比例溶解于300mL去离子水中得到混合溶液，将该混合溶液置于水浴锅中加热并搅拌，升温至100℃时保温20分钟；加入20mL无水乙醇，随后再次加入20mL浓度为10mo1/L的盐酸，待溶液自然冷却至室温后收集沉淀产物，采用去离子水将沉淀产物反复冲洗三遍后置于烘箱中在60℃条件下干燥12小时即得硫化钼粉末，备用。
（2）制备硫化钼隔膜：将Celgard隔膜裁剪为5cm×10cm的长条，然后将步骤（1）所得的硫化钼粉末用NMP润湿后采用刮刀涂抹至Celgard隔膜长条上，随后将该Celgard隔膜长条通过裁片机裁剪成直径为19mm的圆片，即可得到所述硫化钼隔膜。
对比例5
该用于锂硫电池的功能性隔膜，为CoS隔膜。
该用于锂硫电池的功能性隔膜的制备方法，包括以下步骤：
（1）制备硫化钴粉末：将2g硝酸钴和硫代乙酰胺按照摩尔比1:5的比例溶解于300mL去离子水中得到混合溶液，将该混合溶液置于水浴锅中加热并搅拌，升温至100℃时保温20分钟；加入20mL无水乙醇，随后再次加入20mL浓度为10mo1/L的盐酸，待溶液自然冷却至室温后收集沉淀产物，采用去离子水将沉淀产物反复冲洗三遍后置于烘箱中在60℃条件下干燥12小时即得硫化钴粉末，备用；
（2）制备硫化钴隔膜：将Celgard隔膜裁剪为5cm×10cm的长条，然后将步骤（1）所得的硫化钴粉末用NMP润湿后采用刮刀涂抹至Celgard隔膜长条上，随后将该Celgard隔膜长条通过裁片机裁剪成直径为19mm的圆片，即可得到所述硫化钴隔膜。
由图3与图4可见，采用了实施例1制备得到的石墨烯-硫化钴钼固溶体功能性隔膜制备得到的电池电池放电比容量较高，且通过对比例直观体现出本发明所述硫化钴钼固溶体与石墨烯协同作用，三者共同限制了锂硫电池充放电过程中多硫化锂的扩散。

Claims (7)

1.一种用于锂硫电池的功能性隔膜，其特征在于，原料包括硫化钴钼固溶体和石墨烯；该功能性隔膜通过以下步骤制备所得：(1)制备硫化钴钼固溶体：将钼酸钠与硝酸钴和硫代乙酰胺按照摩尔比1:1:(3～5)的比例溶解于去离子水中得到混合溶液，将该混合溶液置于水浴锅中加热并搅拌，升温至80～100℃时保温10～20分钟；加入无水乙醇，随后再次加入盐酸，待溶液自然冷却至室温后收集沉淀产物，并将沉淀产物清洗干燥即得硫化钴钼固溶体，备用；
(2)制备石墨烯-硫化钴钼固溶体：将步骤(1)所得硫化钴钼固溶体与浓度为1～2mg/mL的石墨烯水溶液按照硫化钴钼固溶体与石墨烯水溶液中所含石墨烯质量比(1～3):1的比例混合，超声并喷雾干燥后制得石墨烯-硫化钴钼固溶体；
(3)制备石墨烯-硫化钴钼固溶体复合隔膜：将Celgard隔膜裁剪为长条，然后将步骤(2)所得的石墨烯-硫化钴钼固溶体用NMP润湿后涂抹至Celgard隔膜长条上，随后将该Celgard隔膜长条裁剪为圆片，即可得到所述石墨烯-硫化钴钼固溶体功能性隔膜。
2.根据权利要求1所述用于锂硫电池的功能性隔膜，其特征在于，所述硫化钴钼固溶体与石墨烯的质量比为(1～3):1。
3.根据权利要求1所述用于锂硫电池的功能性隔膜，其特征在于，所述步骤(1)中钼酸钠为1～2g；溶解于100～300mL去离子水中；加入10～20mL无水乙醇，随后再次加入10～20mL浓度为8～10mo1/L的盐酸。
4.根据权利要求1所述用于锂硫电池的功能性隔膜，其特征在于，所述步骤(1)中采用去离子水将沉淀产物反复冲洗三遍后置于烘箱中在60℃条件下干燥12小时。
5.根据权利要求1所述用于锂硫电池的功能性隔膜，其特征在于，所述步骤(2)中硫化钴钼固溶体为0.5～1.5g。
6.根据权利要求1所述用于锂硫电池的功能性隔膜，其特征在于，所述步骤(2)中超声10～30分钟；采用喷雾干燥机进行喷雾干燥。
7.根据权利要求1所述用于锂硫电池的功能性隔膜，其特征在于，所述步骤(3)中将Celgard隔膜裁剪为5cm×10cm的长条；采用刮刀进行涂抹；将Celgard隔膜长条通过裁片机裁剪成直径为19mm的圆片。
CN201811064330.1A 2018-09-12 2018-09-12 一种用于锂硫电池的功能性隔膜及其制备方法 Active CN109167010B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811064330.1A CN109167010B (zh) 2018-09-12 2018-09-12 一种用于锂硫电池的功能性隔膜及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811064330.1A CN109167010B (zh) 2018-09-12 2018-09-12 一种用于锂硫电池的功能性隔膜及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109167010A CN109167010A (zh) 2019-01-08
CN109167010B true CN109167010B (zh) 2021-07-27

Family

ID=64894889

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811064330.1A Active CN109167010B (zh) 2018-09-12 2018-09-12 一种用于锂硫电池的功能性隔膜及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109167010B (zh)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109904369B (zh) * 2019-01-30 2021-01-05 天津大学 用于锂硫电池的异质结纳米材料隔膜及其制备方法
CN112117417A (zh) * 2019-06-19 2020-12-22 广州汽车集团股份有限公司 一种电池隔膜及其制备方法、锂硫电池
CN110739428B (zh) * 2019-10-29 2022-04-08 肇庆市华师大光电产业研究院 一种锂硫电池功能性隔膜制备方法
CN113224464A (zh) * 2020-01-17 2021-08-06 南京理工大学 以涂覆CoS/NS共掺杂石墨烯复合材料的隔膜为中间层的锂硫电池
CN111653714B (zh) * 2020-06-15 2021-05-04 湖南博盛新能源技术有限公司 一种高循环性能电池
CN111916618B (zh) * 2020-06-29 2022-04-22 西安交通大学 一种硫化物或硒化物改性隔膜及其制备、回收方法和用途
CN113161686B (zh) * 2021-03-31 2023-03-21 华中科技大学 一种电池用复合材料夹层、其制备方法和应用
CN113178659B (zh) * 2021-04-26 2022-09-20 素水新材料(上海)有限公司 改性隔膜及其制备方法及锂硫电池
CN113422154B (zh) * 2021-05-19 2022-03-25 大连理工大学 一种锂硫电池用正极侧隔层材料的制备方法和应用

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106848156A (zh) * 2017-03-07 2017-06-13 南京航空航天大学 锂硫电池隔膜材料及其应用
CN106848165A (zh) * 2017-04-08 2017-06-13 深圳市佩成科技有限责任公司 一种锂硫电池复合隔膜
CN106876783A (zh) * 2015-12-10 2017-06-20 中国科学院大连化学物理研究所 一种全固态锂硫电池
CN107068944A (zh) * 2017-03-22 2017-08-18 西北师范大学 一种锂硫电池二硫化钼隔膜及其制备方法
CN107359303A (zh) * 2017-07-17 2017-11-17 济南大学 锂硫电池用修饰隔膜及其制备方法以及具有该隔膜的锂硫电池

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106876783A (zh) * 2015-12-10 2017-06-20 中国科学院大连化学物理研究所 一种全固态锂硫电池
CN106848156A (zh) * 2017-03-07 2017-06-13 南京航空航天大学 锂硫电池隔膜材料及其应用
CN107068944A (zh) * 2017-03-22 2017-08-18 西北师范大学 一种锂硫电池二硫化钼隔膜及其制备方法
CN106848165A (zh) * 2017-04-08 2017-06-13 深圳市佩成科技有限责任公司 一种锂硫电池复合隔膜
CN107359303A (zh) * 2017-07-17 2017-11-17 济南大学 锂硫电池用修饰隔膜及其制备方法以及具有该隔膜的锂硫电池

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Inhibiting polysulfide diffusion of lithium-sulfur batteries using an acetylene black-CoS2 modifed separator: Mechanism research and performance improvement;Pan Zeng 等;《Applied Surface Science》;20170809;第242-252页 *
Lightweight Reduced Graphene Oxide@MoS2 Interlayer as Polysulfide Barrier for High-Performance Lithium-Sulfur Batteries;Lei Tan 等;《ACS Appl. Mater. Interfaces》;20180704;第3707-3713页 *
MoS 2 /Celgard Separator as Efficient Polysulfide Barrier for Long-Life Lithium–Sulfur Batteries;Zahid Ali Ghazi 等;《Advanced Materials》;20170320;1606817第1-6页 *
Synthetic approaches to the molybdenum sulfide materials;Pavel Afanasiev;《C. R. Chimie》;20070702;第159-182页 *
高性能锂硫电池研究进展;刘帅 等;《物理化学学报》;20170602;第2339-2358页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN109167010A (zh) 2019-01-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109167010B (zh) 一种用于锂硫电池的功能性隔膜及其制备方法
CN107425185B (zh) 一种碳纳米管负载的碳化钼材料的制备方法及其在锂硫电池正极材料中的应用
CN109935815B (zh) 一种炭包覆的多元硫化物异质结材料及制备方法和应用
CN108539171B (zh) 一种硫化锌与氧化石墨烯复合物的制备方法及其在锂硫电池正极材料中的应用
CN105552282A (zh) 基于功能性碳纤维布作为正极阻挡层的锂硫电池
CN108269978B (zh) 量子点/碳管载硫复合正极材料及其制备方法与应用
CN109817918B (zh) 硫掺杂MXene复合材料及其制备方法和应用
CN110783561B (zh) 一种碳自包覆微米级氧化钨、负极材料、电池及制备方法
CN111517374B (zh) 一种Fe7S8/C复合材料的制备方法
CN105514378A (zh) 一种仿细胞结构锂硫电池正极复合材料及其制备方法
CN111354933B (zh) 一种应用于锂硫电池正极材料的氮化钨/氮掺杂石墨烯/氧化钨复合材料的制备方法
CN108832114B (zh) 一种石墨烯包覆CuFeO2复合负极材料的制备方法
CN107732203B (zh) 一种纳米二氧化铈/石墨烯/硫复合材料的制备方法
CN103390752A (zh) 石墨烯基复合材料，其制备方法及其在锂硫电池中的应用
CN113130840B (zh) 一种具有高性能的热电池正极材料及其制备方法
CN108400292A (zh) 一种铋单质纳米片复合电极的制备方法及其应用
CN111312999A (zh) 一种石墨烯包覆镍铁双金属硫化物的钠离子电池负极材料的制备方法
CN109755542B (zh) 一种钠硫电池正极材料及其制备方法
CN111370699A (zh) 一种锂硫电池正极材料及其制备方法
CN112928343B (zh) 一种适用于大规模储能应用的水系铜离子电池
CN110311111A (zh) N掺杂CNT原位包覆Co纳米颗粒复合材料及制备与应用
CN109346646B (zh) 一种新型锂硫电池隔膜材料、制备方法及应用
CN110783542A (zh) 一种纸巾衍生碳纤维负载MoS2微米花复合材料的制备方法及其在锂硫电池中的应用
CN111446439B (zh) S@MxSnSy@C复合正极活性材料及其制备和在锂硫电池中的应用
CN113066979A (zh) S@VxSy复合正极材料及其制备方法和锂硫电池

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant