本發(fā)明涉及鋰硫電池技術領域，尤其涉及一種鋰硫電池阻隔層、其制備方法及包含上述鋰硫電池阻隔層的鋰硫電池。
背景技術：
鋰硫電池是一種以金屬鋰為負極、單質(zhì)硫為正極的二次電池，放電時負極反應為鋰失去電子變?yōu)殇囯x子，正極反應為硫與鋰離子及電子反應生成硫化物，正極和負極反應的電勢差即為鋰硫電池所提供的放電電壓。鋰硫電池的比能量理論上可達到2600Wh/Kg，遠大于現(xiàn)階段所使用的任何商業(yè)化二次電池。除了具有能量密度高的優(yōu)點，鋰硫電池還具有環(huán)境污染小和安全性能好等優(yōu)點，而且其正極材料單質(zhì)硫還具有來源豐富、價格低廉等優(yōu)點。因此，鋰硫電池在新能源領域中將具有廣闊的應用前景。
但是，目前鋰硫電池尚存在一些問題，嚴重阻礙了鋰硫電池的實際應用。具體說來，鋰硫電池還存在以下問題：
第一，單質(zhì)硫的電子導電性和離子導電性差，硫材料在室溫下的電導率極低(電導率僅5.0×10-30S·cm-1)，反應的最終產(chǎn)物Li2S2和Li2S也是電子絕緣體，不利于電池的高倍率性能；
第二，鋰硫電池的中間放電產(chǎn)物多硫化鋰會溶解到有機電解液中，增加電解液的黏度，降低離子導電性。多硫離子能在正負極之間遷移，導致活性物質(zhì)損失庫倫效率下降，另外由于沉積的反應產(chǎn)物的絕緣性進一步導致電池性能衰減。
第三，鋰硫電池的最終放電產(chǎn)物Li2Sn(n＝1-2)電子絕緣且不溶于電解液，沉積在導電骨架的表面，部分硫化鋰脫離導電骨架，無法通過可逆的充電過程反應變成硫或者是高階的多硫化物，造成了容量的極大衰減。
第四，硫和硫化鋰的密度分別為2.36g·cm-3和1.66g·cm-3，在充放電過程中有高達42％的體積膨脹/收縮，這種膨脹會導致正極形貌和結構的改變，導致硫與導電骨架的脫離，從而造成容量的衰減。
針對以上問題，目前主要的解決方法是正極材料、電解液和阻隔層三個方面入手。因為硫和反應產(chǎn)物的絕緣性，使得硫與其他多孔碳材料的復合顯的尤為重要，以解決硫的不導電和體積膨脹問題。
但是，采用現(xiàn)有技術中的方法制備的鋰硫正極材料，由于采用的多孔碳基質(zhì)比表面積較低、孔容較小，因此，載硫量不高，電池容量不高，且制備方法繁瑣，成本較高，不能滿足實際的需要。
而以上問題中，多硫化鋰的穿梭現(xiàn)象是導致鋰硫電池性能衰減的主要原因。針對該問題，目前主要的解決方法是從制備阻隔層入手。而以碳材料制備的阻隔層不僅能抑制多硫化鋰的穿梭現(xiàn)象，而且能改善電極界面電阻，有效提高電池容量和循環(huán)性能。在多種碳材料中，石墨烯表現(xiàn)的尤為突出，效果最好，但是，石墨烯制備較為復雜，成本太高。
綜上所述，急需提供一種鋰硫電池阻隔層的制備方法、采用該制備方法制備的鋰硫電池阻隔層及鋰硫電池，工藝簡單，成本低，制備的鋰硫電池阻隔層能有效提高鋰硫電池容量和循環(huán)性能。
技術實現(xiàn)要素：
(一)要解決的技術問題
為了解決現(xiàn)有技術的上述問題，本發(fā)明提供一種鋰硫電池阻隔層的制備方法，該制備方法工藝簡單、成本低，能夠有效抑制多硫化鋰的穿梭現(xiàn)象，提高鋰硫電池容量和循環(huán)性能。
本發(fā)明提供一種采用上述制備方法制備的鋰硫電池阻隔層，該鋰硫電池阻隔層能夠有效阻擋多硫化鋰的穿梭效應，改善電極界面電阻，有效提高鋰硫電池容量和循環(huán)性能。
本發(fā)明還提供一種包含上述鋰硫電池阻隔層的鋰硫電池，該鋰硫電池具有良好的循環(huán)性能。
(二)技術方案
為了達到上述目的，本發(fā)明采用的主要技術方案包括：
一種鋰硫電池阻隔層的制備方法，包括以下步驟：
S1、棉花的溶解：將棉花浸泡在含氯化鋅的鹽酸溶液中密封保溫，之后對混合物保溫處理，得到粘稠漿料；
S2、帶類石墨烯結構的多孔碳基質(zhì)的制備：對所述粘稠漿料依次進行碳化處理和酸化處理，之后洗滌、干燥及煅燒，得到帶類石墨烯結構的多孔碳基質(zhì)；
S3、阻隔層的制備：將所述帶類石墨烯結構的多孔碳基質(zhì)與聚偏氟乙烯混合，加入N-甲基吡咯烷酮制得漿料，涂覆于光滑表面，干燥、滴加酒精浸潤，取下、干燥即可獲得阻隔層。
作為本發(fā)明的鋰硫電池阻隔層的一種改進，所述步驟S1中的氯化鋅的質(zhì)量分數(shù)為50％-80％，鹽酸的濃度為0.2mol/L-5mol/L；
優(yōu)選的，所述步驟S1中的氯化鋅的質(zhì)量分數(shù)為70％，鹽酸的濃度為0.5mol/L。
作為本發(fā)明的鋰硫電池阻隔層的一種改進，所述步驟S1中的密封保溫的溫度為20-100℃，密封保溫的時間為10-36h；
保溫處理的溫度為80-150℃，保溫處理的時間為10-48h；
優(yōu)選的，所述步驟S1中的密封保溫的溫度為70℃，密封保溫的時間為24h；
保溫處理的溫度為100℃，保溫處理的時間為24h。
作為本發(fā)明的鋰硫電池阻隔層的一種改進，所述步驟S2中的碳化處理的溫度為450-850℃，碳化處理的時間為0.5-5h；
優(yōu)選的，所述步驟S2中的碳化處理的溫度為550℃，碳化處理的時間為1h。
作為本發(fā)明的鋰硫電池阻隔層的一種改進，所述步驟S2中的酸化處理采用的酸溶液為濃度為0.2mol/L-5mol/L的鹽酸，酸化處理的溫度為50-110℃，酸化處理的時間為0.5-5h；
優(yōu)選的，所述步驟S2中的酸化處理采用的酸溶液為濃度為0.5mol/L的鹽酸，酸化處理的溫度為100℃，酸化處理的時間為2h。
作為本發(fā)明的鋰硫電池阻隔層的一種改進，所述步驟S2中的干燥的溫度為60-120℃，干燥的時間為5-24h；
所述步驟S2中的煅燒的溫度為800-1100℃，煅燒的時間為0.5-5h；
優(yōu)選的，所述步驟S2中的干燥的溫度為80℃，干燥的時間為18h；
所述步驟S2中的煅燒的溫度為1000℃，煅燒的時間為1.5h。
作為本發(fā)明的鋰硫電池阻隔層的一種改進，所述步驟S3中的帶類石墨烯結構的多孔碳基質(zhì)與聚偏氟乙烯的質(zhì)量比為1:0.5-1:4；
優(yōu)選的，所述步驟S3中的帶類石墨烯結構的多孔碳基質(zhì)與聚偏氟乙烯的質(zhì)量比為1:1。
作為本發(fā)明的鋰硫電池阻隔層的一種改進，所述步驟S3中的漿料涂覆厚度為100-500μm；
優(yōu)選的，所述步驟S3中的漿料涂覆厚度為200μm。
一種鋰硫電池阻隔層，所述鋰硫電池阻隔層采用如上述的鋰硫電池阻隔層的制備方法制備而成。
一種鋰硫電池，所述鋰硫電池包含有如上述的鋰硫電池阻隔層。
(三)有益效果
本發(fā)明的有益效果是：
與現(xiàn)有技術相比，采用本發(fā)明的方法制備的多孔碳基質(zhì)表面附帶類石墨烯結構，用其制備的阻隔層具有較多較小的內(nèi)孔，能夠有效阻擋多硫化鋰的穿梭效應，改善電極界面電阻，有效提高鋰硫電池容量和循環(huán)性能，且制備方法簡單，成本低，適宜大規(guī)模的生產(chǎn)。
通過實踐表明，采用孔容為2.857cm3g-1的多孔碳基質(zhì)與74.5％硫復合制備的鋰硫電池正極材料在0.5C倍率下且在2.6V-1.7V的電壓范圍內(nèi)充放電，首次放電比容量為700mAh/g-950mAh/g，循環(huán)充放電200次后，放電比容量為450mAh/g-650mAh/g，添加鋰硫電池阻隔層之后，鋰硫電池首次放電比容量為1150mAh/g-1550mAh/g，循環(huán)充放電200次后，放電比容量穩(wěn)定在600mAh/g-850mAh/g，鋰硫電池的循環(huán)性能得到提高。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的一種鋰硫電池阻隔層的制備方法的流程示意圖。
具體實施方式
為了更好的解釋本發(fā)明，以便于理解，下面結合附圖，通過具體實施方式，對本發(fā)明作詳細描述。
如圖1所示，本發(fā)明提供了一種鋰硫電池阻隔層的制備方法，其包括以下步驟：
S1、棉花的溶解：先配制質(zhì)量分數(shù)為50％-80％的氯化鋅的鹽酸溶液，其中，鹽酸的濃度為0.2mol/L-5mol/L。取1.25g棉花浸入100g鹽酸溶液，在20-100℃密封保溫10-36h，之后把所得混合物在80-150℃保溫10-48h，最終得到粘稠漿料。
S2、帶類石墨烯結構的多孔碳基質(zhì)的制備：對上述粘稠漿料在保護氣氛(優(yōu)選氮氣或氬氣)下450-850℃煅燒0.5-5h。再將煅燒產(chǎn)物在0.2mol/L-5mol/L鹽酸中50-110℃加熱0.5-5h，用去離子水抽濾、洗滌、干燥。最后將制備的產(chǎn)物在60-120℃干燥5-24h，在保護氣氛(同上)下800-1100℃煅燒0.5-5h，即可得到帶類石墨烯結構的多孔碳基質(zhì)。
S3、阻隔層的制備：將上述制好的帶類石墨烯結構的多孔碳基質(zhì)與聚偏氟乙烯(PVDF)按質(zhì)量比1:0.5-1:4比例混合均勻，加入N-甲基吡咯烷酮(NMP)制得漿料，涂覆于光滑表面，漿料涂覆厚度為100-500μm，干燥、滴加酒精浸潤，取下、干燥即可獲得阻隔層。
進一步的，本發(fā)明提供了一種采用上述制備方法制備而成的鋰硫電池阻隔層。
更進一步的，本發(fā)明還提供了一種包含有上述鋰硫電池阻隔層的鋰硫電池。
與現(xiàn)有技術相比，采用本發(fā)明的方法制備的多孔碳基質(zhì)表面附帶類石墨烯結構，用其制備的阻隔層具有較多較小的內(nèi)孔，能夠有效阻擋多硫化鋰的穿梭效應，改善電極界面電阻，有效提高鋰硫電池容量和循環(huán)性能，且制備方法簡單，成本低，適宜大規(guī)模的生產(chǎn)。
通過實踐表明，采用孔容為2.857cm3g-1的多孔碳基質(zhì)與74.5％硫復合制備的鋰硫電池正極材料在0.5C倍率下且在2.6V-1.7V的電壓范圍內(nèi)充放電，首次放電比容量為700mAh/g-950mAh/g，循環(huán)充放電200次后，放電比容量為450mAh/g-650mAh/g，添加鋰硫電池阻隔層之后，鋰硫電池首次放電比容量為1150mAh/g-1550mAh/g，循環(huán)充放電200次后，放電比容量穩(wěn)定在600mAh/g-850mAh/g，鋰硫電池的循環(huán)性能得到提高。
此外，由于鹽酸溶液中氯化鋅的濃度、帶類石墨烯結構的多孔碳基質(zhì)的制備中的高溫煅燒溫度、PVDF含量及漿料涂覆厚度等因素分別會對類石墨烯的多孔碳基質(zhì)的比表面積、孔容及添加阻隔層后鋰硫電池達到的電池容量等參數(shù)產(chǎn)生影響，因此，本發(fā)明進一步對上述因素進行了優(yōu)化研究，具體如以下實施例和對比例。
實施例1
一種鋰硫電池阻隔層的制備方法，包括以下步驟：
S1、棉花的溶解：先配制質(zhì)量分數(shù)為50％的氯化鋅的鹽酸溶液，其中，鹽酸的濃度為0.2mol/L。取1.25g棉花浸入100g鹽酸溶液，在20℃密封保溫36h，之后把所得混合物在80℃保溫48h，最終得到粘稠漿料。
S2、帶類石墨烯結構的多孔碳基質(zhì)的制備：對上述粘稠漿料在氬氣保護下450℃煅燒5h。再將煅燒產(chǎn)物在0.2mol/L鹽酸中50℃加熱5h，用去離子水抽濾、洗滌、干燥。最后將制備的產(chǎn)物在60℃干燥24h，在氬氣保護下1000℃煅燒1.5h，即可得到帶類石墨烯結構的多孔碳基質(zhì)。
S3、阻隔層的制備：將上述制備好的帶類石墨烯結構的多孔碳基質(zhì)與PVDF按質(zhì)量比1:1比例混合均勻，加入NMP制得漿料，涂覆于光滑表面，漿料涂覆厚度為200μm，干燥、滴加酒精浸潤，取下、干燥即可獲得阻隔層。
對比例1
本對比例提供的一種鋰硫電池阻隔層的制備方法與實施例1的方法的區(qū)別之處在于：將實施例1的步驟S1中氯化鋅的質(zhì)量分數(shù)50％替換為60％，其他內(nèi)容均與實施例1相同，在此不再贅述。
對比例2
本對比例提供的一種鋰硫電池阻隔層的制備方法與實施例1的方法的區(qū)別之處在于：將實施例1的步驟S1中氯化鋅的質(zhì)量分數(shù)50％替換為70％，其他內(nèi)容均與實施例1相同，在此不再贅述。
對比例3
本對比例提供的一種鋰硫電池阻隔層的制備方法與實施例1的方法的區(qū)別之處在于：將實施例1的步驟S1中氯化鋅的質(zhì)量分數(shù)50％替換為80％，其他內(nèi)容均與實施例1相同，在此不再贅述。由于制備過程中氯化鋅不完全溶解，無法通過該實施例獲得完整的類石墨烯的多孔碳基質(zhì)和阻隔層，因此，也就無法獲得類石墨烯的多孔碳基質(zhì)的比表面積、孔容及添加阻隔層之后鋰硫電池在0.5C倍率下首次放電和200次放電容量等參數(shù)值。
將實施例1、對比例1和2制備的類石墨烯的多孔碳基質(zhì)的比表面積、孔容及添加阻隔層之后鋰硫電池在0.5C倍率下首次放電和200次放電容量等參數(shù)進行對比，各項參數(shù)指標如表1所示。
表1：實施例1、對比例1和2制備的類石墨烯的多孔碳基質(zhì)的比表面積、孔容及添加阻隔層之后鋰硫電池在0.5C倍率下首次放電和200次放電的容量參數(shù)結果。
由表1可見，隨著氯化鋅濃度的增大，浸漬進棉花的氯化鋅量越多，活化越充分，類石墨烯結構越多，帶類石墨烯結構的多孔碳基質(zhì)比表面積和孔容越大，對電池的循環(huán)性能提升越大，但是，氯化鋅超過一定量時，支撐孔的基質(zhì)變少，孔失水時收縮，孔容變小，從而影響了電池的循環(huán)性能。因此，氯化鋅的質(zhì)量分數(shù)優(yōu)選為70％。
實施例2
一種鋰硫電池阻隔層的制備方法，包括以下步驟：
S1、棉花的溶解：先配制質(zhì)量分數(shù)為70％的氯化鋅的鹽酸溶液，其中，鹽酸的濃度為0.5mol/L。取1.25g棉花浸入100g鹽酸溶液，在70℃密封保溫24h，之后把所得混合物在100℃保溫24h，最終得到粘稠漿料。
S2、帶類石墨烯結構的多孔碳基質(zhì)的制備：對上述粘稠漿料在氬氣保護下550℃煅燒1h。再將煅燒產(chǎn)物在0.5mol/L鹽酸中100℃加熱2h，用去離子水抽濾、洗滌、干燥。最后將制備的產(chǎn)物在80℃干燥18h，在氬氣保護下800℃煅燒5h，即可得到帶類石墨烯結構的多孔碳基質(zhì)。
S3、阻隔層的制備：將上述制備好的帶類石墨烯結構的多孔碳基質(zhì)與PVDF按質(zhì)量比1:4比例混合均勻，加入NMP制得漿料，涂覆于光滑表面，漿料涂覆厚度為500μm，干燥、滴加酒精浸潤，取下、干燥即可獲得阻隔層。
對比例4
本對比例提供的一種鋰硫電池阻隔層的制備方法與實施例2的方法的區(qū)別之處在于：將實施例2的步驟S2中“在氬氣保護下800℃煅燒5h”替換為“在氬氣保護下900℃煅燒5h”，其他內(nèi)容均與實施例2相同，在此不再贅述。
對比例5
本對比例提供的一種鋰硫電池阻隔層的制備方法與實施例2的方法的區(qū)別之處在于：將實施例2的步驟S2中“在氬氣保護下800℃煅燒5h”替換為“在氬氣保護下1000℃煅燒5h”，其他內(nèi)容均與實施例2相同，在此不再贅述。
對比例6
本對比例提供的一種鋰硫電池阻隔層的制備方法與實施例2的方法的區(qū)別之處在于：將實施例2的步驟S2中“在氬氣保護下800℃煅燒5h”替換為“在氬氣保護下1100℃煅燒5h”，其他內(nèi)容均與實施例2相同，在此不再贅述。
對比例7
本對比例提供的一種鋰硫電池阻隔層的制備方法與實施例2的方法的區(qū)別之處在于：將實施例2的步驟S2中“在氬氣保護下800℃煅燒5h”替換為“不煅燒處理”，其他內(nèi)容均與實施例2相同，在此不再贅述。
將實施例2、對比例4-7制備的類石墨烯的多孔碳基質(zhì)的比表面積、孔容及添加阻隔層之后鋰硫電池在0.5C倍率下首次放電和200次放電容量等參數(shù)進行對比，各項參數(shù)指標如表2所示。
表2：實施例2、對比例4-7制備的類石墨烯的多孔碳基質(zhì)的比表面積、孔容及添加阻隔層之后鋰硫電池在0.5C倍率下首次放電和200次放電的容量參數(shù)結果。
由表2可見，隨著煅燒溫度的升高，類石墨烯多孔碳基質(zhì)的比表面積和孔容均越小，但是相比于不煅燒處理的小，但添加阻隔層后的電池性能得到提升。這是由于隨著煅燒溫度的升高，類石墨烯多孔碳基質(zhì)中的雜質(zhì)逐漸揮發(fā)掉，另外，表面的含氧官能團被燒掉，并帶走一部分碳，碳骨架進一步收縮，孔容和比表面積減小。煅燒之后，類石墨烯多孔碳基質(zhì)中一部分被石墨化，因此，類石墨烯多孔碳基質(zhì)的導電性得到提升，有利于充放電的進行，電池性能得到提升。為了使類石墨烯多孔碳基質(zhì)獲得較大的比表面積、孔容及較好的電池性能，1000℃煅燒制備的類石墨烯多孔碳基質(zhì)的比表面積和孔容較大，添加阻隔層后電池達到的容量較好，可作為優(yōu)選的實驗制備條件。
實施例3
一種鋰硫電池阻隔層的制備方法，包括以下步驟：
S1、棉花的溶解：先配制質(zhì)量分數(shù)為70％的氯化鋅的鹽酸溶液，其中，鹽酸的濃度為5mol/L。取1.25g棉花浸入100g鹽酸溶液，在100℃密封保溫10h，之后把所得混合物在150℃保溫10h，最終得到粘稠漿料。
S2、帶類石墨烯結構的多孔碳基質(zhì)的制備：對上述粘稠漿料在氬氣保護下850℃煅燒0.5h。再將煅燒產(chǎn)物在5mol/L鹽酸中110℃加熱0.5h，用去離子水抽濾、洗滌、干燥。最后將制備的產(chǎn)物在120℃干燥5h，在氬氣保護下1000℃煅燒0.5h，即可得到帶類石墨烯結構的多孔碳基質(zhì)。
S3、阻隔層的制備：將上述制備好的帶類石墨烯結構的多孔碳基質(zhì)與PVDF按質(zhì)量比1:1比例混合均勻，加入NMP制得漿料，涂覆于光滑表面，漿料涂覆厚度為200μm，干燥、滴加酒精浸潤，取下、干燥即可獲得阻隔層。
對比例8
本對比例提供的一種鋰硫電池阻隔層的制備方法與實施例3的方法的區(qū)別之處在于：將實施例3的步驟S3中“帶類石墨烯結構的多孔碳基質(zhì)與PVDF按質(zhì)量比1:1比例混合均勻”替換為“帶類石墨烯結構的多孔碳基質(zhì)與PVDF按質(zhì)量比1:2比例混合均勻”，其他內(nèi)容均與實施例3相同，在此不再贅述。
對比例9
本對比例提供的一種鋰硫電池阻隔層的制備方法與實施例3的方法的區(qū)別之處在于：將實施例3的步驟S3中“帶類石墨烯結構的多孔碳基質(zhì)與PVDF按質(zhì)量比1:1比例混合均勻”替換為“帶類石墨烯結構的多孔碳基質(zhì)與PVDF按質(zhì)量比1:3比例混合均勻”，其他內(nèi)容均與實施例3相同，在此不再贅述。
對比例10
本對比例提供的一種鋰硫電池阻隔層的制備方法與實施例3的方法的區(qū)別之處在于：將實施例3的步驟S3中“帶類石墨烯結構的多孔碳基質(zhì)與PVDF按質(zhì)量比1:1比例混合均勻”替換為“帶類石墨烯結構的多孔碳基質(zhì)與PVDF按質(zhì)量比1:4比例混合均勻”，其他內(nèi)容均與實施例3相同，在此不再贅述。
對比例11
本對比例提供的一種鋰硫電池阻隔層的制備方法與實施例3的方法的區(qū)別之處在于：將實施例3的步驟S3中“帶類石墨烯結構的多孔碳基質(zhì)與PVDF按質(zhì)量比1:1比例混合均勻”替換為“帶類石墨烯結構的多孔碳基質(zhì)與PVDF按質(zhì)量比1:0.5比例混合均勻”，其他內(nèi)容均與實施例3相同，在此不再贅述。
將添加實施例3、對比例8-11制備的阻隔層之后鋰硫電池在0.5C倍率下首次放電和200次放電容量等參數(shù)進行對比，各項參數(shù)指標如表3所示。
表3：添加實施例3、對比例8-11制備的阻隔層之后鋰硫電池在0.5C倍率下首次放電和200次放電的容量參數(shù)結果。
由表3可見，隨著PVDF含量的增加，阻隔層的阻隔效果下降，這是由于制備的膜的碳含量太少，不能完全覆蓋整個橫截面，因此，阻隔層的阻隔效果變差。但是，當帶類石墨烯結構的多孔碳基質(zhì)與PVDF的質(zhì)量比為1:0.5(如對比例11)時，類石墨烯多孔碳基質(zhì)的比表面積太大，粘合力不夠，阻隔層不易成膜，制備的阻隔層的阻隔效果也不好，因此，帶類石墨烯結構的多孔碳基質(zhì)與PVDF的質(zhì)量比為1:1時阻隔效果最優(yōu)。
實施例4
一種鋰硫電池阻隔層的制備方法，包括以下步驟：
S1、棉花的溶解：先配制質(zhì)量分數(shù)為70％的氯化鋅的鹽酸溶液，其中，鹽酸的濃度為0.5mol/L。取1.25g棉花浸入100g鹽酸溶液，在70℃密封保溫24h，之后把所得混合物在100℃保溫24h，最終得到粘稠漿料。
S2、帶類石墨烯結構的多孔碳基質(zhì)的制備：對上述粘稠漿料在氬氣保護下550℃煅燒1h。再將煅燒產(chǎn)物在0.5mol/L鹽酸中100℃加熱2h，用去離子水抽濾、洗滌、干燥。最后將制備的產(chǎn)物在80℃干燥18h，在氬氣保護下1000℃煅燒1.5h，即可得到帶類石墨烯結構的多孔碳基質(zhì)。
S3、阻隔層的制備：將上述制備好的帶類石墨烯結構的多孔碳基質(zhì)與PVDF按質(zhì)量比1:1比例混合均勻，加入NMP制得漿料，涂覆于光滑表面，漿料涂覆厚度為100μm，干燥、滴加酒精浸潤，取下、干燥即可獲得阻隔層。
對比例12
本對比例提供的一種鋰硫電池阻隔層的制備方法與實施例4的方法的區(qū)別之處在于：將實施例4的步驟S3中“漿料涂覆厚度為100μm”替換為“漿料涂覆厚度為200μm”，其他內(nèi)容均與實施例4相同，在此不再贅述。
對比例13
本對比例提供的一種鋰硫電池阻隔層的制備方法與實施例4的方法的區(qū)別之處在于：將實施例4的步驟S3中“漿料涂覆厚度為100μm”替換為“漿料涂覆厚度為300μm”，其他內(nèi)容均與實施例4相同，在此不再贅述。
對比例14
本對比例提供的一種鋰硫電池阻隔層的制備方法與實施例4的方法的區(qū)別之處在于：將實施例4的步驟S3中“漿料涂覆厚度為100μm”替換為“漿料涂覆厚度為400μm”，其他內(nèi)容均與實施例4相同，在此不再贅述。
對比例15
本對比例提供的一種鋰硫電池阻隔層的制備方法與實施例4的方法的區(qū)別之處在于：將實施例4的步驟S3中“漿料涂覆厚度為100μm”替換為“漿料涂覆厚度為500μm”，其他內(nèi)容均與實施例4相同，在此不再贅述。
將添加實施例4、對比例12-15制備的阻隔層之后鋰硫電池在0.5C倍率下首次放電和200次放電比容量等參數(shù)進行對比，各項參數(shù)指標如表4所示。
表4：添加實施例4、對比例12-15制備的阻隔層之后鋰硫電池在0.5C倍率下首次放電和200次放電的比容量參數(shù)結果。
由表4可見，隨著阻隔層厚度的增加，阻隔層在膜中分布越密實，對多硫化鋰的阻隔效果越好，電池的循環(huán)性能越好。但是，考慮到膜在電池中質(zhì)量越輕越好，因此，膜厚度不宜過厚，從而漿料涂覆厚度優(yōu)選為200μm即可。
采用本發(fā)明的方法制備的多孔碳基質(zhì)表面附帶類石墨烯結構，用其制備的阻隔層具有較多較小的內(nèi)孔，能夠有效阻擋多硫化鋰的穿梭效應，改善電極界面電阻，有效提高鋰硫電池容量和循環(huán)性能，且制備方法簡單，成本低，適宜大規(guī)模的生產(chǎn)。
同時，最終得出，采用質(zhì)量分數(shù)為70％的氯化鋅的鹽酸溶液，多孔碳基質(zhì)制備過程中在氬氣保護下1000℃煅燒1.5h，多孔碳基質(zhì)與PVDF按質(zhì)量比1:1比例混合均勻以及漿料涂覆厚度為200μm時制備的類石墨烯多孔碳基質(zhì)的比表面積和孔容最大，添加阻隔層后鋰硫電池達到的容量較好。
以上結合具體實施方式描述了本發(fā)明的技術原理。這些描述只是為了解釋本發(fā)明的原理，而不能以任何方式解釋為對本發(fā)明保護范圍的限制?；诖颂幍慕忉?，本領域技術人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可聯(lián)想到本發(fā)明的其它具體實施方式，這些方式都將落入本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。