CN113178664A - 功能化电池隔膜 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电解质领域，更具体地，涉及一种用于锂硫电池的功能化隔膜、其制备和应用。该功能化隔膜是由带正负电荷材料经静电相互作用力进行层层自组装得到的有机‑无机结构有序的电解质材料；其中，带正电荷材料为具有亲水性的带正电荷聚合物包覆的高机械强度、高稳定性的无机纳米材料组成，带负电荷材料为具有亲水性且可在水中稳定分散的带负电荷聚合物。本发明通过对层层自组装材料组成、厚度和结构的简便精确调控，可以有效的抑制锂硫电池充放电过程中多硫化合物的穿梭和锂枝晶的生长，进而提高锂硫电池的循环稳定性和安全性。
Description
技术领域
本发明属于电池领域，具体涉及一种用于锂硫电池的功能化电池隔膜。
背景技术
锂硫电池在充放电过程中产生的多硫化合物会在正负极之间穿梭，不仅降低活性物质的利用率和库伦效率，而且还会产生不均匀锂枝晶导致电池短路甚至爆炸等安全隐患。
为解决多硫化合物的穿梭问题，一个有效的方法是制备具微孔、介孔、中空或分级多孔等孔结构的硫电极，然而，设计良好的多孔结构的合成条件不利于实际的商业化电池生产。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种用于锂硫电池的功能化电池隔膜，其通过利用带正电荷的材料和带负电荷的材料之间的静电相互作用力，在锂硫电池的多孔隔膜表面，通过带正负电荷的材料层层自自组装得到有机-无机结构有序的功能化电解质隔膜，由此解决现有技术的锂硫电池隔膜的技术问题。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种用于锂硫电池的功能化电池隔膜，其为由带正电荷的材料和带负电荷的材料利用静电相互作用力在锂硫电池的多孔隔膜表面通过层层自组装得到，所述功能化电池隔膜为有机-无机结构有序的电解质材料；
其中，所述带正电荷的材料为带正电荷的聚合物包覆的无机纳米材料，且所述带正电荷的材料具有亲水性，所述无机纳米材料为无机氧化物纳米材料和/或无机硫化物纳米材料；所述带负电荷的材料为具有亲水性且能够在水中稳定分散的带负电荷的聚合物。
优选地，所述带正电荷的聚合物包覆的无机纳米材料中，所述聚合物的质量占所述无机纳米材料的质量的30％～45％。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供的一种用于锂硫电池的功能化电池隔膜，其为由带正电荷的材料和带负电荷的材料利用静电相互作用力在锂硫电池的多孔隔膜表面通过层层自组装得到，所述功能化电池隔膜为有机-无机结构有序的电解质材料；
其中，所述带正电荷的材料为具有亲水性的带正电荷的聚合物包覆的无机纳米材料，所述无机纳米材料为无机氧化物纳米材料和/或无机硫化物纳米材料；所述带负电荷的材料为具有亲水性且可在水中稳定分散的带负电荷的聚合物。
所述带正电荷的聚合物包覆的无机纳米材料中，所述聚合物的质量占所述无机纳米材料的质量的30wt％～45wt％。
一些实施例中，所述带正电荷聚合物为聚二烯丙基二甲基氯化铵、聚苯胺和聚乙烯亚胺中的一种或多种。
一些实施例中，所述无机纳米材料为二氧化硅、三氧化二铝、二硫化钼、二氧化锆和四氧化三铁中的一种或多种。
一些实施例中，所述带负电荷的聚合物为聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚苯乙烯磺酸盐、聚3，4-乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐(缩写为PEDOT:PSS)和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸中的一种或多种。聚3，4-乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸盐中的短横线“-”表示该复合物中阴阳离子的分割线。
本发明所述的多孔隔膜为现有的锂硫电池通常采用的多孔隔膜，包括常见的商用锂硫电池多孔隔膜。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种功能化电池隔膜，其特征在于，其为由带正电荷的材料和带负电荷的材料利用静电相互作用力在锂硫电池的多孔隔膜表面通过层层自组装得到，该功能化隔膜为有机-无机结构有序的电解质材料；
其中，所述带正电荷的材料为带正电荷的聚合物包覆的无机纳米材料，所述聚合物的质量占所述无机纳米材料的质量的30％～45％。
2.如权利要求1所述的功能化隔膜，其特征在于，所述带正电荷的聚合物为聚二烯丙基二甲基氯化铵、聚苯胺和聚乙烯亚胺中的一种或多种。
3.如权利要求2所述的功能化隔膜，其特征在于，所述无机纳米材料为二氧化硅、三氧化二铝、二硫化钼、二氧化锆和、四氧化三铁中的一种或多种。
4.如权利要求3所述的功能化隔膜，其特征在于，所述带负电荷的聚合物为聚丙烯酸、聚丙烯酰胺和聚苯乙烯磺酸盐中的一种或多种。
Priority Applications (1)
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Publications (1)
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2021
- 2021-04-29 CN CN202110473056.9A patent/CN113178664A/zh not_active Withdrawn
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