PW制造技术

本发明专利技术公开了一种PW

PW

【技术实现步骤摘要】
PW
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@PDADMAC/WMCNT修饰聚丙烯隔膜及其在锂硫电池中的应用


[0001]本专利技术属于锂硫电池领域，涉及一种PW
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@PDADMAC/WMCNT修饰聚丙烯隔膜及其在锂硫电池中的应用。

技术介绍

[0002]锂离子二次电池是目前公认的新一代能源储存设备，已成功商品化并在便携式设备领域中飞速发展。但在电动汽车、航空航天和国防装备等领域，目前商品化锂离子二次电池受限于能量密度，已远不能满足能源迅速发展的需求。因此，急需研发具有更高能量密度、更长循环寿命、低成本和环境友好等特征的新型储能设备。
[0003]以金属锂为负极，单质硫为正极的锂硫二次电池(简称锂硫电池)的理论比容量和能量密度分别达到1672mAh
·
g
‑1和2600Wh/kg。并且单质硫在自然界储量丰富，无环境污染，成本低廉等。目前锂硫电池的实际能量密度已达到590Wh/kg，远高于其他LiFeO4、LiMn2O4等商业化的电极材料。
[0004]隔膜是锂硫电池中的一个重要组成部分，用于隔绝正极和负极，以避免电池内部短路，同时为锂离子在正极和负极之间的转移提供通道。锂硫电池隔膜通常为聚丙烯/聚乙烯(PP/PE)等非极性薄膜。但是锂硫电池在充放电过程中，单质硫被还原为多硫化物Li2Sn(4≤n≤8)且其易溶于有机电解液，在浓度梯度下，通过隔膜从正极穿梭到负极，进而引起穿梭效应。而穿梭效应造成锂硫电池循环性差、库仑效率低、自放电率高、活性物质的不可逆损失以及锂片的表面钝化等问题。
[0005]磷钨酸(H3PW
12040
，PW
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)可以吸附多硫化物并加快其动力学转化(J.C.Ye,J.J.Chen,R.M.Yuan,etal,Strategies to Explore and Develop ReversibleRedox Reactions of Li
‑
S in Electrode ArchitecturesUsing Silver
‑
Polyoxometalate Clusters,J.Am.Chem.Soc.140(2018)3134
‑
3138.)。Su等人将磷钨酸和导电剂(Superp)均匀混合后，使用刮刀的方式将其涂抹在聚丙烯隔膜上，阻碍了多硫化物的扩散并提高了电池的电化学性能(W.Yao,L.Liu,X.Wu,et al，Polyoxometalates/Active Carbon Thin Separator for ImprovingCycle Performance of Lithium
‑
Sulfur Batteries，ACS Appl.Mater.Interfaces 10(2018)35911
‑
35918.)。Cui等人使用多金属氧酸盐(K3PW
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O
40
)与单质硫(S)混合，提高了锂硫电池的放电比容量和循环寿命(N.F.Yan,W.H.Zhang,J.S.Shi,etal,Nano potassium phosphotungstate spheres/sulfur composites as cathodefor Li
‑
S batteries,Materials Letters 229(2018)198
–
201.)。Ni等人制备了rGO
‑
CNT@PW
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复合材料作为载硫体，虽然PW
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可以促进多硫化物的转换，但PW
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自身也会被还原成杂多蓝(L.Ni,G.Yang,Y.Liu,etal,Self
‑
Assembled Polyoxometalate Nanodots asBidirectional Cluster Catalysts for Polysulfide/Sulfide Redox Conversion in Lithium
‑
SulfurBatteries,ACS Nano 15(2021)12222
‑
12236.)。然而杂多蓝因浓度梯度的原因，会扩散至锂阳极，并与锂阳极发生副反应，造成锂金属的腐蚀和活性物质的损失，进
而导致电池的比容量的下降和循环寿命的减少。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种循环稳定性好、使用寿命长和放电比容量高的PW
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@PDADMAC/WMCNT/PP复合隔膜及其在锂硫电池中的应用。
[0007]实现本专利技术目的的技术方案是：
[0008]PW
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@PDADMAC/WMCNT/PP复合隔膜的制备方法，具体步骤如下：
[0009]按摩尔比为1:1，先将PW
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粉末和聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDADMAC)溶液混合反应生成PW
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@PDADMAC沉淀颗粒；再按质量比为6:2:2，将PW
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@PDADMAC沉淀颗粒、碳纳米管(WMCNT)和粘结剂聚偏氟乙烯(PVDF)加入到N
‑
甲基吡咯烷酮(NMP)溶剂中，分散均匀后，通过真空抽滤的方式将混合液抽滤到聚丙烯(PP)隔膜上，真空干燥，制得PW
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@PDADMAC/WMCNT/PP复合隔膜。
[0010]进一步地，PW
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@PDADMAC颗粒和WMCNT在NMP中的总浓度为10mg/mL。
[0011]进一步地，真空干燥温度为80℃，干燥时间为6小时。
[0012]本专利技术还提供上述制备方法制得的PW
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@PDADMAC/WMCNT/PP复合隔膜。
[0013]更进一步地，本专利技术提供上述PW
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@PDADMAC/WMCNT/PP复合隔膜在锂硫电池中的应用。
[0014]具体地，应用方法为：PW
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@PDADMAC/WMCNT/PP复合隔膜中PW
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@PDADMAC/WMCNT的一面朝向硫正极。
[0015]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0016](1)本专利技术方法简单，PW
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@PDADMAC/WMCNT/PP复合隔膜中的WMCNT具有较高的导电性，增加了整体复合隔膜的导电性。
[0017](2)本专利技术的PW
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@PDADMAC/WMCNT/PP复合隔膜具有独特的性能，PW
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@PDADMAC负载在常规PP膜上。其中PW
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可以有效吸附多硫化物并加快其动力学转化，但是其自身会被还原成杂多蓝，穿梭至锂阳极并与其发生副反应。而PDADMAC与PW
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反应后可以有效固定住PW
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.PW
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@PDADMAC/WMCNT/PP复合隔膜的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：按摩尔比为1:1，先将PW
12
粉末和PDADMAC溶液混合反应生成PW
12
@PDADMAC沉淀颗粒；再按质量比为6:2:2，将PW
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@PDADMAC沉淀颗粒、碳纳米管和粘结剂聚偏氟乙烯加入到N
‑
甲基吡咯烷酮溶剂中，分散均匀后，通过真空抽滤的方式将混合液抽滤到聚丙烯隔膜上，真空干燥，制得PW
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@PDADMAC/WMCNT/PP复合隔膜。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，PW

【专利技术属性】
技术研发人员：刁国旺，张航宇，倪鲁彬，马致远，段素琴，蒋鑫园，
申请(专利权)人：扬州大学，
类型：发明
国别省市：