CN115207560A - 一种锂硫电池隔膜及应用 - Google Patents
一种锂硫电池隔膜及应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115207560A CN115207560A CN202210840444.0A CN202210840444A CN115207560A CN 115207560 A CN115207560 A CN 115207560A CN 202210840444 A CN202210840444 A CN 202210840444A CN 115207560 A CN115207560 A CN 115207560A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- diaphragm
- ferroelectric
- lamellar
- lithium
- sulfur battery
- 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.)
- Granted
Links
- JDZCKJOXGCMJGS-UHFFFAOYSA-N [Li].[S] Chemical compound [Li].[S] JDZCKJOXGCMJGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 48
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 39
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims abstract description 18
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims abstract description 18
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims abstract description 11
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims abstract description 6
- JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N barium titanate Chemical compound [Ba+2].[Ba+2].[O-][Ti]([O-])([O-])[O-] JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 55
- 229910002113 barium titanate Inorganic materials 0.000 claims description 55
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 claims description 19
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims description 18
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 16
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 claims description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 14
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 12
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims description 11
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 claims description 10
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims description 8
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 8
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 8
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 8
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 7
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 6
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 claims description 6
- 238000004108 freeze drying Methods 0.000 claims description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 5
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical group CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- ITHZDDVSAWDQPZ-UHFFFAOYSA-L barium acetate Chemical class [Ba+2].CC([O-])=O.CC([O-])=O ITHZDDVSAWDQPZ-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- AYJRCSIUFZENHW-UHFFFAOYSA-L barium carbonate Chemical class [Ba+2].[O-]C([O-])=O AYJRCSIUFZENHW-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- NKZSPGSOXYXWQA-UHFFFAOYSA-N dioxido(oxo)titanium;lead(2+) Chemical compound [Pb+2].[O-][Ti]([O-])=O NKZSPGSOXYXWQA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims description 3
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 3
- VEALVRVVWBQVSL-UHFFFAOYSA-N strontium titanate Chemical compound [Sr+2].[O-][Ti]([O-])=O VEALVRVVWBQVSL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000006258 conductive agent Substances 0.000 claims description 2
- 238000005562 fading Methods 0.000 claims description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 2
- 229920001021 polysulfide Polymers 0.000 abstract description 11
- 239000005077 polysulfide Substances 0.000 abstract description 11
- 150000008117 polysulfides Polymers 0.000 abstract description 11
- 230000004048 modification Effects 0.000 abstract description 7
- 238000012986 modification Methods 0.000 abstract description 7
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 2
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 16
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 4
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 4
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 3
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 description 3
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003917 TEM image Methods 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000001680 brushing effect Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000000724 energy-dispersive X-ray spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000005621 ferroelectricity Effects 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000014233 sulfur utilization Effects 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
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
-
- 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
- H01M50/449—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material having a layered structure
-
- 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)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
本发明涉及一种锂硫电池隔膜及应用；属于材料化学领域。所述锂硫电池隔膜是以原料隔膜为处理对象先经片层状铁电材料改性然后通电，经极化处理得到产品。与现有铁电纳米颗粒制备技术相比，本发明通过双重改性使得铁电材料内部内建电场增强且表面极性趋于一致。进而达到能够有效抑制多硫化物穿梭，提高活性硫的利用率的目的，这为获得高倍率条件下，具有优异循环性能的产品提供必要条件。
Description
技术领域
本发明涉及一种锂硫电池隔膜及应用；属于材料化学领域。
背景技术
由于锂硫电池具有高的理论比容量(1675mAh/g)、电池理论比能量(2600Wh/kg)、硫存储丰富、价格便宜及环境友好等优点，锂硫电池已被科研工作者广泛研究，并取得飞速发展。然而，多硫化物在正负极往复扩散引起的穿梭效应导致硫利用率降低及容量的快速衰减，严重制约锂硫电池的商业化进程。
目前，通常将硫正极与导电碳及极性化合物复合，利用物理或化学吸附作用抑制多硫化物穿梭。然而，这种“内部式”的作用一定程度上可以改善电池的循环性能，但仍不能阻止多硫化物从硫正极溶解及扩散。相反，利用功能化材料对隔膜进行修饰，这种“外部式”的作用能够有效锚定溶解的多硫化物，抑制穿梭效应，增加活性硫的利用率。
基于此，确有必要利用极化增强型铁电钛酸钡对锂硫电池隔膜进行改性，获得一种极性“外部式”的锂硫电池功能化隔膜。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提出利用双重改性制备极性“外部式”的锂硫电池功能化隔膜的技术。其所得产品倍率循环性能优越。
本发明一种锂硫电池隔膜；原料隔膜先经片层状铁电材料改性然后通电，经极化处理得到所述锂硫电池隔膜；
所述原料隔膜先经片层状铁电材料改性包括下述步骤：
向Ti3C2Tx分散液中加入一定量前驱体盐，冷冻干燥后，将所得产物进行煅烧，得到由铁电纳米颗粒相互连接而成的片层状铁电材料；然后将按设计组分配取的片层状铁电材料、导电剂和粘结剂，混合均匀形成浆料，涂覆与原料隔膜表面，经烘箱干燥后，得到片层状铁电材料改性的隔膜；所述前驱体盐选自乙酸钡、碳酸钡中的至少一种；前驱体盐与Ti3C2Tx的摩尔比为1～3:1；煅烧温度控制在600-800℃。
在本发明中，原料隔膜可为锂电池或锂硫电池常用隔膜。
作为优选；本发明一种锂硫电池隔膜；Ti3C2Tx分散液浓度为2.0～3.0mg mL–1。
在工业上应用时，按1g Ti3AlC2 MAX相配取1g LiF溶于5mL HCl及15mL蒸馏水的比例，将Ti3AlC2 MAX相及LiF溶于HCl及蒸馏水混合，然后在35℃水浴反应24h。所得产物经过洗涤超声以获得少层Ti3C2Tx分散液。
作为优选；本发明一种锂硫电池隔膜；前驱体盐与Ti3C2Tx的摩尔比为1.5～3:1，优选为3:1。
作为优选；本发明一种锂硫电池隔膜；煅烧温度控制为800℃；烧结时间控制在1-3h，优选为2h。
作为优选；本发明一种锂硫电池隔膜；片层状铁电材料为三元或三元以上的钙钛矿型铁电材料，钙钛矿型铁电材料为ABO3型铁电材料，其中B优选为Ti。优选为片层状钛酸钡、钛酸铅或钛酸锶中的至少一种。
作为优选；本发明一种锂硫电池隔膜；将按设计组分配取的片层状铁电钛酸钡、导电炭黑和粘结剂PVDF混合均匀形成浆料，涂覆与Celgard 2400隔膜表面，经烘箱干燥后，得到片层状铁电钛酸钡改性的隔膜；片层状铁电钛酸钡、导电炭黑和粘结剂PVDF的质量比为：6.5-7.5:1.5-2.5:0.8-1.2。
作为优选，片层状铁电钛酸钡、导电炭黑和粘结剂PVDF的质量比为：7:2:1。
作为优选；本发明一种锂硫电池隔膜；浆料所用溶剂为NMP(N-甲基吡咯烷酮)，浆料中片层状铁电钛酸钡浓度为0.13～0.15g/ml。
作为优选；本发明一种锂硫电池隔膜；将片层状铁电钛酸钡改性的隔膜置于不锈钢板间，在60kV/mm电场下极化30min，以获得极化增强型铁电材料改性的隔膜。
作为优选；本发明一种锂硫电池隔膜；所述锂硫电池隔膜涂层厚度为10微米。
作为优选；本发明一种锂硫电池隔膜的应用；当正极为硫/碳纳米管复合正极，所用隔膜为极化增强型铁电钛酸钡改性的Celgard 2400隔膜时，所得产品在0.5C下的充放电循环100次后，容量保持率为78～79％；极化增强型铁电钛酸钡改性的Celgard 2400隔膜的制备包括：用片层状铁电钛酸钡、导电炭黑和粘结剂PVDF的质量比为：7:2:1组成的浆料先刷涂、干燥后并在60kV/mm电场下极化30min。
作为优选；本发明一种锂硫电池隔膜的应用；当正极为硫/碳纳米管复合正极，所用隔膜为极化增强型铁电钛酸钡改性的Celgard 2400隔膜时，所得产品在1C循环400次后容量衰减率较低，为0.084％。极化增强型铁电钛酸钡改性的Celgard 2400隔膜的制备包括：用片层状铁电钛酸钡、导电炭黑和粘结剂PVDF的质量比为：7:2:1组成的浆料先刷涂、干燥后并在60kV/mm电场下极化30min。
本发明经双重改性后，铁电材料内部内建电场增强且表面极性趋于一致。经极化增强型铁电钛酸钡修饰的隔膜能够利用化学吸附作用锚地负电性多硫阴离子，抑制多硫化物穿梭，增强活性硫的利用率，提高锂硫电池倍率性能及循环稳定性。
本发明中，铁电钛酸钡纳米颗粒相互连接形成片层状结构，在形貌上，这与现有专利制备的钛酸钡纳米颗粒具有显著区别。此外，经过外加电场极化后，铁电材料内部内建电场增强且表面极性趋于一致，铁电性增强。
本发明专利具有的优点：经双重改性后(包括先片层状铁电材料改性再进行极化改性)，铁电材料内部内建电场增强且表面极性趋于一致。经极化增强型铁电钛酸钡修饰的隔膜能够利用化学吸附作用锚地负电性多硫阴离子，抑制多硫化物穿梭，增强活性硫的利用率，提高锂硫电池倍率性能及循环稳定性。
附图说明
附图1.片层状铁电钛酸钡的扫描电子显微镜(SEM)照片；
附图2.片层状铁电钛酸钡的透射电子显微镜(TEM)照片及EDX能谱图；
附图3.片层状铁电钛酸钡、导电炭黑和粘结剂PVDF的质量比为8:1:1改性的隔膜及普通隔膜在0.5C下循环100圈的电性能对比图。
附图4.片层状铁电钛酸钡、导电炭黑和粘结剂PVDF的质量比为：7:2:1及8:1:1涂覆隔膜在0.5C下循环100圈的电性能对比图。
附图5.极化增强型钛酸钡修饰的隔膜与未极化铁电钛酸钡的修饰隔膜在0.5C下循环100圈的电性能对比图。
附图6.极化增强型钛酸钡修饰的隔膜与未极化铁电钛酸钡的修饰隔膜在1C下循环400圈的电性能图。
具体实施方式
在具体实施过程中，本发明以Ti3C2Tx为模板，向Ti3C2Tx分散液中加入一定量前驱体盐，冷冻干燥后，将所得产物进行煅烧，得到片层状铁电材料。在外加电场作用下，铁电材料内部内建电场增强且表面极性趋于一致。经极化增强型铁电钛酸钡修饰的隔膜能够利用化学吸附作用锚地负电性多硫阴离子，抑制多硫化物穿梭，增强活性硫的利用率，提高锂硫电池倍率性能及循环稳定性。
Ti3C2Tx分散液浓度为2.0～3.0mg mL–1。前驱体盐与Ti3C2Tx摩尔比为3:1至1:1，其中优选地，前驱体盐与Ti3C2Tx摩尔比为1.5:1，进一步优选为3:1。煅烧温度控制在600-800℃，优选为800℃。烧结时间控制在1-3h，优选为2h。
隔膜修饰材料为片层状铁电材料为各种三元或三元以上的钙钛矿ABO3(B为Ti)型铁电材料。
所述的片层状铁电材料为钛酸钡、钛酸铅或钛酸锶。
所述的前驱体盐为乙酸钡、所用功能化隔膜材料优选为片层状铁电钛酸钡。
将按设计组分配取的片层状铁电钛酸钡、导电炭黑和粘结剂PVDF混合均匀形成浆料，涂覆与Celgard 2400隔膜表面，经烘箱干燥后，得到片层状铁电钛酸钡改性的隔膜。
将片层状铁电钛酸钡改性的隔膜置于不锈钢板间，在60kV/mm电场下极化30min，以获得极化增强型铁电材料改性的隔膜，用于锂硫电池改性。
所用隔膜为极化增强型铁电钛酸钡改性的隔膜时，所得产品在0.5C下的充放电循环100次后，容量保持率为78～79％。
下面结合附图和实施例来详细说明本发明。
实施例1
本实施例中，将1g Ti3AlC2 MAX相及1g LiF溶于5mL HCl及15mL蒸馏水中,35℃水浴反应24h。所得产物经过洗涤超声以获得少层Ti3C2Tx分散液，浓度为2.0～3.0mg mL–1。向所得分散液中加入0.19g乙酸钡，冷冻干燥后(请把冷冻干燥的条件写明)，产物在空气氛围下800℃处理2h以获得由钛酸钡纳米颗粒相互连接而成的片层状铁电钛酸钡，形貌如图1所示。此外，从图2透射电子显微镜照片及能谱图可知，Ba,Ti,O三种元素均匀分布片层状铁电钛酸钡中。
按片层状铁电钛酸钡、导电炭黑和粘结剂PVDF的质量比为：7:2:1及8:1:1称取相应质量样品，在行星式混料机中混合9min，加入500μLNMP，调配成一定粘度的浆料。将调配好的浆料涂布在隔膜(Celgard 2400隔膜)上，在真空烘箱中80℃烘干后，用打孔器制成直径19mm的隔膜(厚度为35微米)。将上述隔膜与锂硫电解液及直径12mm硫/碳纳米管复合正极(硫/碳纳米管粉：导电炭黑：PVDF＝8:1:1(质量比))组装成2032纽扣电池，充放电电压范围1.7～2.8V，测定其在0.5C下的充放电循环。此外，将普通Celgard2400隔膜与锂硫电解液(锂硫电解液的成分要写明)及直径12mm硫/碳纳米管复合正极(硫/碳纳米管粉：导电炭黑：PVDF＝8:1:1)组装成2032纽扣电池，充放电电压范围1.7～2.8V，测定隔膜不同涂覆比例的锂硫电池在0.5C下的充放电循环；
经检测，本实施例按片层状铁电钛酸钡、导电炭黑和粘结剂PVDF的质量比为：8:1:1改性的隔膜及普通隔膜对应的锂硫电池循环曲线图如图3所示，按片层状铁电钛酸钡、导电炭黑和粘结剂PVDF的质量比为：8:1:1改性的隔膜100圈电池容量保持率为68.1％，普通PP隔膜100圈电池容量保持率为62.9％。
实施例2
本实施例中，将隔膜涂覆组成中片层状铁电钛酸钡、导电炭黑和粘结剂PVDF的质量比改为：7:2:1，将其组成的锂硫电池性能与涂覆比为8:1:1锂硫电池性能进行对比，结果如图4所示。隔膜涂覆比为7:2:1的锂硫电池100圈电池容量保持率为71.8％，而隔膜涂覆比为8:1:1的锂硫电池100圈电池容量保持率为68.1％，因此，作为优选，片层状铁电钛酸钡、导电炭黑和粘结剂PVDF的质量比为：7:2:1的隔膜作为通电极化基体。
实施例3
本实施例中，将实施例2中制备的未极化钛酸钡隔膜(片层状铁电钛酸钡、导电炭黑和粘结剂PVDF的质量比改为：7:2:1)放置于不锈钢板间，在60kV/mm电场下极化30min，以获得极化增强型铁电材料改性的隔膜。将上述隔膜，锂硫电解液及直径12mm硫/碳纳米管复合正极(硫/碳纳米管粉：导电炭黑：PVDF＝7:2:1)组装成2032纽扣电池，充放电电压范围1.7～2.8V，测定其在0.5C下的充放电循环。经检测，本实施例极化钛酸钡修饰的隔膜对应的锂硫电池循环如图5所示，经极化钛酸钡改性的隔膜100圈电池容量保持率为78.3％。二者长循环性能图如图6，极化钛酸钡修饰的隔膜在1C循环400次后容量衰减率较低，为0.084％，而未经极化钛酸钡修饰的隔膜在1C循环400次后容量衰减率为0.116％。
Claims (10)
1.一种锂硫电池隔膜；其特征在于：原料隔膜先经片层状铁电材料改性然后通电，经极化处理得到所述锂硫电池隔膜；
所述原料隔膜先经片层状铁电材料改性包括下述步骤：
向Ti3C2Tx分散液中加入一定量前驱体盐，冷冻干燥后，将所得产物进行煅烧，得到由铁电纳米颗粒相互连接而成的片层状铁电材料；然后将按设计组分配取的片层状铁电材料、导电剂和粘结剂，混合均匀形成浆料，涂覆与原料隔膜表面，经烘箱干燥后，得到片层状铁电材料改性的隔膜；所述前驱体盐选自乙酸钡、碳酸钡中的至少一种；前驱体盐与Ti3C2Tx的摩尔比为1～3:1；煅烧温度控制在600-800℃。
2.根据权利要求1所述的一种锂硫电池隔膜；其特征在于：Ti3C2Tx分散液浓度为2.0～3.0mg mL–1。
3.根据权利要求1所述的一种锂硫电池隔膜；其特征在于：前驱体盐与Ti3C2Tx的摩尔比为1.5～3:1，优选为3:1。
4.根据权利要求1所述的一种锂硫电池隔膜；其特征在于：煅烧温度控制为800℃；烧结时间控制在1-3h，优选为2h。
5.根据权利要求1所述的一种锂硫电池隔膜；其特征在于：片层状铁电材料为三元或三元以上的钙钛矿型铁电材料，钙钛矿型铁电材料为ABO3型铁电材料，其中B优选为Ti。优选为片层状钛酸钡、钛酸铅或钛酸锶中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的一种锂硫电池隔膜；其特征在于：将按设计组分配取的片层状铁电钛酸钡、导电炭黑和粘结剂PVDF混合均匀形成浆料，涂覆与Celgard 2400隔膜表面，经烘箱干燥后，得到片层状铁电钛酸钡改性的隔膜；片层状铁电钛酸钡、导电炭黑和粘结剂PVDF的质量比为：6.5-7.5:1.5-2.5:0.8-1.2；作为优选，片层状铁电钛酸钡、导电炭黑和粘结剂PVDF的质量比为：7:2:1。
7.根据权利要求6所述的一种锂硫电池隔膜；其特征在于：浆料所用溶剂为NMP(N-甲基吡咯烷酮)，浆料中片层状铁电钛酸钡浓度为0.13～0.15g/ml。
8.根据权利要求1所述的一种锂硫电池隔膜；其特征在于：将片层状铁电钛酸钡改性的隔膜置于不锈钢板间，在60kV/mm电场下极化30min，以获得极化增强型铁电材料改性的隔膜。
9.一种如权利要求1-8任意一项所述锂硫电池隔膜的应用；其特征在于：当正极为硫/碳纳米管复合正极，所用隔膜为极化增强型铁电钛酸钡改性的Celgard2400隔膜时，所得产品在0.5C下的充放电循环100次后，容量保持率为78～79％。
10.根据权利要求9所述的一种锂硫电池隔膜的应用；其特征在于：当正极为硫/碳纳米管复合正极，所用隔膜为极化增强型铁电钛酸钡改性的Celgard 2400隔膜时，所得产品在1C循环400次后容量衰减率较低，为0.084％。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210840444.0A CN115207560B (zh) | 2022-07-18 | 2022-07-18 | 一种锂硫电池隔膜及应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210840444.0A CN115207560B (zh) | 2022-07-18 | 2022-07-18 | 一种锂硫电池隔膜及应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115207560A true CN115207560A (zh) | 2022-10-18 |
| CN115207560B CN115207560B (zh) | 2024-04-09 |
Family
ID=83581629
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210840444.0A Active CN115207560B (zh) | 2022-07-18 | 2022-07-18 | 一种锂硫电池隔膜及应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115207560B (zh) |
Citations (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013146303A1 (ja) * | 2012-03-26 | 2013-10-03 | 国立大学法人山梨大学 | 誘電材料、誘電素子、コンデンサ、積層コンデンサ及び蓄電装置 |
| JP2014149936A (ja) * | 2013-01-31 | 2014-08-21 | Nippon Zeon Co Ltd | 二次電池用セパレータ、二次電池用セパレータの製造方法及び二次電池 |
| JP2014203680A (ja) * | 2013-04-05 | 2014-10-27 | 日本ゼオン株式会社 | 二次電池多孔膜用スラリー、二次電池用多孔膜及びその製造方法、並びに用途 |
| WO2018184238A1 (zh) * | 2017-04-08 | 2018-10-11 | 深圳市佩成科技有限责任公司 | 一种Ti3C2Tx/PVDF/Celgard复合隔膜 |
| KR101965192B1 (ko) * | 2017-10-27 | 2019-04-03 | 이화여자대학교 산학협력단 | 금속 산화물 나노시트-황 나노복합체 및 이를 이용한 리튬-황 배터리 |
| WO2019066369A2 (ko) * | 2017-09-28 | 2019-04-04 | 주식회사 엘지화학 | 탄소-황 복합체, 그의 제조방법 및 이를 포함하는 리튬 이차전지 |
| WO2019079062A1 (en) * | 2017-10-16 | 2019-04-25 | Drexel University | MXENE LAYERS AS SUBSTRATES FOR THE GROWTH OF HIGHLY ORIENTED THIN FILMS OF PÉROVSKITE |
| WO2019120973A1 (en) * | 2017-12-22 | 2019-06-27 | Umicore | Positive electrode material for rechargeable lithium ion batteries |
| WO2019126031A1 (en) * | 2017-12-22 | 2019-06-27 | Drexel University | Crumpled mesoporous mxene powders synthesized by acid-, base-, or salt-induced crumpling |
| WO2020018209A2 (en) * | 2018-06-20 | 2020-01-23 | Drexel University | Ceramic oxide composites reinforced with 2d mx-enes |
| KR20200022688A (ko) * | 2018-08-23 | 2020-03-04 | 고려대학교 산학협력단 | 리튬 황 이차전지용 강유전성 물질을 첨가한 탄소나노튜브 시트, 그 제조방법 및 이를 이용한 리튬 황 이차전지 |
| KR20200129587A (ko) * | 2019-05-09 | 2020-11-18 | 단국대학교 천안캠퍼스 산학협력단 | 초박막 형태의 바륨타이타네이트 시트 및 이의 제조 방법 |
| CN112886854A (zh) * | 2021-01-29 | 2021-06-01 | 电子科技大学 | 提升摩擦纳米发电机输出性能的方法及薄膜和制备方法 |
| CN113745759A (zh) * | 2020-05-14 | 2021-12-03 | 深圳市鼎泰祥新能源科技有限公司 | 一种涂层隔膜、制备方法和抑制锂枝晶的方法 |
| WO2022020631A1 (en) * | 2020-07-22 | 2022-01-27 | The Johns Hopkins University | Graphene metal organic framework composite electrodes for lithium-sulfur batteries |
| CN114614193A (zh) * | 2022-03-25 | 2022-06-10 | 中南大学 | 一种极化复合隔膜及其制备和应用 |
-
2022
- 2022-07-18 CN CN202210840444.0A patent/CN115207560B/zh active Active
Patent Citations (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013146303A1 (ja) * | 2012-03-26 | 2013-10-03 | 国立大学法人山梨大学 | 誘電材料、誘電素子、コンデンサ、積層コンデンサ及び蓄電装置 |
| JP2014149936A (ja) * | 2013-01-31 | 2014-08-21 | Nippon Zeon Co Ltd | 二次電池用セパレータ、二次電池用セパレータの製造方法及び二次電池 |
| JP2014203680A (ja) * | 2013-04-05 | 2014-10-27 | 日本ゼオン株式会社 | 二次電池多孔膜用スラリー、二次電池用多孔膜及びその製造方法、並びに用途 |
| WO2018184238A1 (zh) * | 2017-04-08 | 2018-10-11 | 深圳市佩成科技有限责任公司 | 一种Ti3C2Tx/PVDF/Celgard复合隔膜 |
| WO2019066369A2 (ko) * | 2017-09-28 | 2019-04-04 | 주식회사 엘지화학 | 탄소-황 복합체, 그의 제조방법 및 이를 포함하는 리튬 이차전지 |
| WO2019079062A1 (en) * | 2017-10-16 | 2019-04-25 | Drexel University | MXENE LAYERS AS SUBSTRATES FOR THE GROWTH OF HIGHLY ORIENTED THIN FILMS OF PÉROVSKITE |
| US20200240000A1 (en) * | 2017-10-16 | 2020-07-30 | Drexel University | Mxene layers as substrates for growth of highly oriented perovskite thin films |
| KR101965192B1 (ko) * | 2017-10-27 | 2019-04-03 | 이화여자대학교 산학협력단 | 금속 산화물 나노시트-황 나노복합체 및 이를 이용한 리튬-황 배터리 |
| WO2019126031A1 (en) * | 2017-12-22 | 2019-06-27 | Drexel University | Crumpled mesoporous mxene powders synthesized by acid-, base-, or salt-induced crumpling |
| WO2019120973A1 (en) * | 2017-12-22 | 2019-06-27 | Umicore | Positive electrode material for rechargeable lithium ion batteries |
| WO2020018209A2 (en) * | 2018-06-20 | 2020-01-23 | Drexel University | Ceramic oxide composites reinforced with 2d mx-enes |
| US20210101839A1 (en) * | 2018-06-20 | 2021-04-08 | Drexel University | Ceramic oxide composites reinforced with 2d mx-enes |
| KR20200022688A (ko) * | 2018-08-23 | 2020-03-04 | 고려대학교 산학협력단 | 리튬 황 이차전지용 강유전성 물질을 첨가한 탄소나노튜브 시트, 그 제조방법 및 이를 이용한 리튬 황 이차전지 |
| KR20200129587A (ko) * | 2019-05-09 | 2020-11-18 | 단국대학교 천안캠퍼스 산학협력단 | 초박막 형태의 바륨타이타네이트 시트 및 이의 제조 방법 |
| CN113745759A (zh) * | 2020-05-14 | 2021-12-03 | 深圳市鼎泰祥新能源科技有限公司 | 一种涂层隔膜、制备方法和抑制锂枝晶的方法 |
| WO2022020631A1 (en) * | 2020-07-22 | 2022-01-27 | The Johns Hopkins University | Graphene metal organic framework composite electrodes for lithium-sulfur batteries |
| CN112886854A (zh) * | 2021-01-29 | 2021-06-01 | 电子科技大学 | 提升摩擦纳米发电机输出性能的方法及薄膜和制备方法 |
| CN114614193A (zh) * | 2022-03-25 | 2022-06-10 | 中南大学 | 一种极化复合隔膜及其制备和应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115207560B (zh) | 2024-04-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7236631B2 (ja) | ニッケル三元正極材料の表面改質方法 | |
| US9997778B2 (en) | Polycrystalline vanadium oxide nanosheets | |
| Li et al. | Enhanced electrochemical properties of Sn-doped V2O5 as a cathode material for lithium ion batteries | |
| CN109192940B (zh) | 一种二氧化钛/石墨烯多元改性Mxene复合材料及其制备方法 | |
| Thapa et al. | Synthesis of mesoporous birnessite-MnO2 composite as a cathode electrode for lithium battery | |
| CN108933237B (zh) | 一种锂离子电池正极材料的制备方法及应用 | |
| CN103140960A (zh) | 二氧化钛-石墨烯阳极电极纸 | |
| Fang et al. | Establishment of PPy-derived carbon encapsulated LiMn2O4 film electrode and its performance for efficient Li+ electrosorption | |
| TWI651272B (zh) | 一種富鋰－鋰鎳錳氧化物陰極複合材料的製備方法及其用途 | |
| TWI383532B (zh) | 電極材料、其形成方法及其應用 | |
| JP2012129095A (ja) | 非水電解質二次電池用バイポーラ電極、および、それを用いた非水電解質二次電池。 | |
| KR100824931B1 (ko) | 활물질. 그 제조방법 및 이를 구비한 리튬 이차 전지 | |
| TWI600195B (zh) | 非水電解質二次電池及使用其之組電池 | |
| JP2002042812A (ja) | リチウム二次電池用正極活物質及びそれを用いたリチウム二次電池 | |
| KR101195893B1 (ko) | 표면개질된 커패시터 전극물질 및 이의 제조방법 | |
| CN115779938A (zh) | Ti3C2TX负载的单原子催化剂的制备方法及其在锂硫电池隔膜中的应用 | |
| CN113337735B (zh) | 一种用于溶存锂资源电化学提取的氮掺杂碳封装锂离子筛膜电极 | |
| CN115207560B (zh) | 一种锂硫电池隔膜及应用 | |
| CN114497893A (zh) | 一种基于高氮掺杂碳复合石墨烯材料的隔膜及其制备方法与应用 | |
| CN114906880A (zh) | 钠离子电池正极材料的制备方法及钠离子电池 | |
| CN114751395A (zh) | 一种氮掺杂多孔碳球/s复合材料及其制备方法和在锂硫电池中的应用 | |
| CN111342012B (zh) | 介孔球型二氧化钛包覆三元材料及其制备方法、锂离子电池正极和锂离子电池 | |
| CN113772728A (zh) | 一种混合相铌钛氧化物及其制备方法与储能应用 | |
| CN113113588A (zh) | 一种利用共价界面工程策略制备锂快离子导体类材料包覆高镍三元层状氧化物的方法 | |
| TWI651263B (zh) | 具橄欖石結構的磷酸鋰金屬鹽陰極材料的表面改質方法 |
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 |