[0019] 实施例1:
[0020] 一种具有良好稳定性的锂硫电池隔膜,制备方法包括以下步骤:
[0021] S1:将2g对苯二胺加入25ml N‑甲基吡咯烷酮中,在70℃下搅拌1.5h,加入3g对苯二甲酰氯,冷却至‑8℃,然后在剧烈搅拌下加入1.5g吡啶和1.5g过硫酸铵,继续搅拌5h;
[0022] S2:称取1g乙炔黑分散在含有1.5wt%十六烷基三甲基溴化铵的15ml去离子水中,将上述混合物在室温下超声1h后,取0.3g吡咯单体加入到上述混合液中,持续搅拌30min。待吡咯分散均匀后,氩气气氛下,在3℃下,搅拌12h后进行抽滤,并用去离子水和乙醇充分洗涤上,然后在60℃真空干燥;
[0023] S3:将1g鸡蛋壳和1g S2制备的乙炔黑放入研钵中,混合研磨至50目;
[0024] S4:将S3研磨后的混合粉体置于管式炉中,在N2气氛下,900℃煅烧3h;
[0025] S5:将S4产物加入S1中,搅拌3h,使其分散均匀,之后将混合浆料均匀的涂抹在干净平整的玻璃板上,之后将其转入干燥箱中,60℃干燥7h,冷却至室温得到锂硫离子电池隔膜。
[0026] 实施例2:
[0027] 一种具有良好稳定性的锂硫电池隔膜,制备方法包括以下步骤:
[0028] S1:将2g对苯二胺加入20ml N‑甲基吡咯烷酮中,在60℃下搅拌1h,加入2g对苯二甲酰氯,冷却至‑10℃,然后在剧烈搅拌下加入1g吡啶和1g过硫酸铵,继续搅拌4h;
[0029] S2:称取1g乙炔黑分散在含有1wt%十六烷基三甲基溴化铵的10ml去离子水中,将上述混合物在室温下超声1h后,取0.2g吡咯单体加入到上述混合液中,持续搅拌20min。待吡咯分散均匀后,氩气气氛下,在0℃下,搅拌12h后进行抽滤,并用去离子水和乙醇充分洗涤上,然后在60℃真空干燥;
[0030] S3:将1g鸡蛋壳和1g S2制备的乙炔黑放入研钵中,混合研磨至40目;
[0031] S4:将S3研磨后的混合粉体置于管式炉中,在N2气氛下,800℃煅烧4h;
[0032] S5:将S4产物加入S1中,搅拌2h,使其分散均匀,之后将混合浆料均匀的涂抹在干净平整的玻璃板上,之后将其转入干燥箱中,60℃干燥6h,冷却至室温得到锂硫离子电池隔膜。
[0033] 实施例3:
[0034] 一种具有良好稳定性的锂硫电池隔膜,制备方法包括以下步骤:
[0035] S1:将2g对苯二胺加入30ml N‑甲基吡咯烷酮中,在80℃下搅拌2h,加入对4g苯二甲酰氯,冷却至‑5℃,然后在剧烈搅拌下加入2g吡啶和2g过硫酸铵,继续搅拌6h;
[0036] S2:称取1g乙炔黑分散在含有2wt%十六烷基三甲基溴化铵的20ml去离子水中,将上述混合物在室温下超声1h后,取0.4g吡咯单体加入到上述混合液中,持续搅拌40min。待吡咯分散均匀后,氩气气氛下,在5℃下,搅拌12h后进行抽滤,并用去离子水和乙醇充分洗涤上,然后在60℃真空干燥;
[0037] S3:将1g鸡蛋壳和1g S2制备的乙炔黑放入研钵中,混合研磨至60目;
[0038] S4:将S3研磨后的混合粉体置于管式炉中,在N2气氛下,1000℃煅烧反应2h;
[0039] S5:将S4产物加入S1中,搅拌4h,使其分散均匀,之后将混合浆料均匀的涂抹在干净平整的玻璃板上,之后将其转入干燥箱中,60℃干燥8h,冷却至室温得到锂硫离子电池隔膜。
[0040] 实施例4:
[0041] 一种具有良好稳定性的锂硫电池隔膜,制备方法包括以下步骤:
[0042] S1:将2g对苯二胺加入20ml N‑甲基吡咯烷酮中,在70℃下搅拌1.5h,加入3g对苯二甲酰氯,冷却至‑8℃,然后在剧烈搅拌下加入1.2g吡啶和1.7g过硫酸铵,继续搅拌5h;
[0043] S2:称取1g乙炔黑分散在含有1‑2wt%十六烷基三甲基溴化铵的15ml去离子水中,将上述混合物在室温下超声1h后,取0.3g吡咯单体加入到上述混合液中,持续搅拌30min。待吡咯分散均匀后,氩气气氛下,在3℃下,搅拌12h后进行抽滤,并用去离子水和乙醇充分洗涤上,然后在60℃真空干燥;
[0044] S3:将1g鸡蛋壳和1g S2制备的乙炔黑放入研钵中,混合研磨至50目;
[0045] S4:将S3研磨后的混合粉体置于管式炉中,在N2气氛下,850℃煅烧3h;
[0046] S5:将S4产物加入S1中,搅拌3h,使其分散均匀,之后将混合浆料均匀的涂抹在干净平整的玻璃板上,之后将其转入干燥箱中,60℃干燥6h,冷却至室温得到锂硫离子电池隔膜。
[0047] 对比例1:
[0048] 不加鸡蛋壳的锂硫电池隔膜,制备方法包括以下步骤:
[0049] S1:将2g对苯二胺加入20ml N‑甲基吡咯烷酮中,在70℃下搅拌1.5h,加入3g对苯二甲酰氯,冷却至‑8℃,然后在剧烈搅拌下加入1.2g吡啶和1.7g过硫酸铵,继续搅拌5h;
[0050] S2:称取1g乙炔黑分散在含有1.5wt%十六烷基三甲基溴化铵的15ml去离子水中,将上述混合物在室温下超声1h后,取0.3g吡咯单体加入到上述混合液中,持续搅拌30min。待吡咯分散均匀后,氩气气氛下,在3℃下,搅拌12h后进行抽滤,并用去离子水和乙醇充分洗涤上,然后在60℃真空干燥;
[0051] S3:将S2制备的乙炔黑放入S1混合浆料中,搅拌3h,均匀的涂抹在干净平整的玻璃板上,之后将其转入干燥箱中,60℃干燥6h,冷却至室温得到锂硫离子电池隔膜。
[0052] 对比例2
[0053] 不加乙炔黑的锂硫电池隔膜,制备方法包括以下步骤:
[0054] S1:将2g对苯二胺加入20ml N‑甲基吡咯烷酮中,在70℃下搅拌1.5h,加入3g对苯二甲酰氯,冷却至‑8℃,然后在剧烈搅拌下加入1.2g吡啶和1.7g过硫酸铵,继续搅拌5h;
[0055] S2:将1g鸡蛋壳放入研钵中,混合研磨至50目;
[0056] S3:将S2产物加入S1中,搅拌3h,使其分散均匀,之后将混合浆料均匀的涂抹在干净平整的玻璃板上,之后将其转入干燥箱中,60℃干燥6h,冷却至室温得到锂硫离子电池隔膜。
[0057] 性能测试:
[0058] 分别对实施例1‑4得到的隔膜以及对比例1‑2制得的隔膜进行拉伸强度、隔膜刺穿强度测试。
[0059] 隔膜刺穿强度的测试方法:采用穿刺仪测定隔膜的刺穿强度,具体的采用1mm直径的针,针尖无锐边缘,以2m/min的速度分别垂直刺过隔膜,并用FGN‑5B型数据记录仪记录数据,实验结果如表1。
[0060] 根据国标GB/T 1040.3‑2008测试实施例1‑4与对比例1‑2的抗拉伸强度,性能见表1。
[0061] 表1:实施例1‑4与对比例1‑2制备的隔膜的机械强度数据
[0062]
[0063] 如表1所示,实施例1‑4和对比例2制备的隔膜的抗拉伸强度和隔膜刺穿强度远高于对比例1制备的隔膜,说明了鸡蛋壳的负载增强了隔膜的机械性能。
[0064] 在充满氩气的手套箱组装成扣式模拟电池,采用LiCoO2材料为正极,锂片为负极,实施例1‑4与对比例1‑2制备的材料为隔膜,并滴加电解液在手套箱中组成纽扣电池。套箱中组成纽扣电池。组装电池时的叠放顺序为正极壳、弹片、垫片、正极片、隔膜、电解液、负极、垫片和负极壳。将组装后的扣式电池静置12h后,采用NEWARE电池测试系统对其进行充放电循环测试。放电容量保存率通过以下公式计算:
[0065]
[0066] 循环前和循环后放电比容量均由电池测试系统测试得到,其测试结果见表2表2:实施例1‑4与对比例1‑2制备的隔膜的充放电性能
[0067]
[0068] 如表2所示,与对比例2制备的隔膜相比,实施例1‑4与对比例1制备的隔膜具有更‑1高的放电比容量,其中实施例1制备的隔膜在循环前的放电比容量为1543.2mAh·g ,1000‑1
次循环后放电比容量为1396.6mAh·g ,容量保存率达到90.6%,实施例2‑4制备的隔膜在‑1
1000次循环后容量保持率均高于85%,对比例1制备的隔膜的放电比容量为1367mAh·g ,在1000次循环后,容量保持率为79.2%,而对比例2制备的隔膜循环圈的放电比容量为‑1 ‑1
853.8mAh·g ,在1000次循环之后为438.85mAh·g ,容量保持率为51.4%,证明了聚吡咯包覆的多孔乙炔黑的负载提升了隔膜在用作电池时的充放电循环性能。