NiS/NiS

技术领域

本发明涉及锂硫电池材料，特别是涉及NiS/NiS

背景技术

近年来，高能量密度、长循环寿命便携式电子设备的需求急剧增加，传统锂离子电池能量密度已经面临极限。锂硫电池作为一种极具发展前景的新一代储能系统，因其具有高能量密度(2600Wh/kg)、高比容量(1673mAh/g)、低廉的价格且无毒等优点而备受关注。然而，锂硫电池在实际应用中存在以下几个缺点：1)硫和硫化锂的电导率低；2)正极材料硫和最终产物硫化锂之间的密度差引起的体积巨变；3)中间产物多硫化锂的穿梭(溶解穿梭效应)造成的容量快速衰减。

现有的正极材料大多从碳材料的结构设计，或者极性材料的导电性优化上入手，然而这些正极材料制备过程复杂并且成本昂贵，因此在正极材料和隔膜之间引入中间层(interlayer)材料来阻止穿梭效应是一种更为有效且便捷的方法。中间层材料不仅可以充当阻碍多硫化锂穿梭的宏观物理阻隔，并且也可以作为催化剂提高电池导电性和极性吸附能力，减少多硫化锂的溶解穿梭效应，提高电池综合性能。目前很多中间层材料是不同结构的晶体材料，例如将导电性和极性不同的两种材料结合起来，形成异质结构，以实现极性吸附和提高导电性的多重效果。但没有利用材料的结晶度的差异来构成异质结构的中间层材料的报道。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于对本申请的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本发明提供一种NiS/NiS

为达到上述目的，本申请采用如下技术方案：

第一方面，提供了一种NiS/NiS

第二方面，提供了一种NiS/NiS

第三方面，提供了一种第一方面所述的NiS/NiS

第四方面，提供了一种锂硫电池的改性隔膜，包括隔膜本体以及涂覆在所述隔膜本体朝向锂硫电池的正极的一侧的中间层，所述中间层为第一方面所述的NiS/NiS

第五方面，提供一种锂硫电池，包含第四方面所述的改性隔膜，所述改性隔膜中涂覆有中间层的一侧朝向所述锂硫电池的正极。

本发明具有如下优点或有益效果：本发明的NiS/NiS

附图说明

图1是本发明实施例1和对比例在不同热处理温度下得到的材料的XRD图谱。

图2a和图2b分别是本发明实施例1的NiS/NiS

图3a是本发明实施例1得到的改性的PP隔膜的表面SEM图及其对应的元素分布图；

图3b是本发明实施例1得到的改性的PP隔膜的截面SEM图及其对应的元素分布图；

图4是本发明实施例1和对比例中的NiS-NiS

图5是本发明实施例1和对比例中的NiS-NiS

图6是分别添加了本发明实施例1和对比例中的NiS-NiS

图7是分别添加了本发明实施例1和对比例中的NiS-NiS

图8a和图8b分别是添加了本发明实施例1的NiS-NiS

图9是本发明具体实施方式中NiS-NiS

具体实施方式

以下对本发明的实施方式做详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。本文中，室温是指20-30℃，优选是指23-35℃。

本发明具体实施方式提供一种NiS/NiS

在优选的实施方式中，所述NiS

本发明具体实施方式还提供一种NiS/NiS

在优选的实施方式中，步骤S1中，所述镍盐为硫酸镍(NiSO

在优选的实施方式中，当所述含硫还原剂为除单质硫外的其他物质时，步骤S1中，所述镍盐颗粒和含硫还原剂颗粒的物质的量之比为1:1-1:2；当所述含硫还原剂为单质硫时，步骤S1中，所述镍盐颗粒和含硫还原剂颗粒的物质的量之比为1:1-1:3。

在优选的实施方式中，当所述含硫还原剂为除单质硫外的其他物质时，在步骤S2中，所述热处理是指以1-10℃/min的升温速率加热至450～550℃；当所述含硫还原剂为单质硫时，在步骤S2中，所述热处理是指以1-10℃/min的升温速率加热至450～650℃。

在优选的实施方式中，步骤S2的热处理温度为500-550℃。

在优选的实施方式中，所述热处理的保持时间为1-10h，在热处理结束后快速冷却至室温，得到黑色的NiS/NiS

在一个更优选的实施例中，将NiSO

在一个更优选的实施例中，将NiNO

在一个更优选的实施例中，将乙酸镍和CH

在一个更优选的实施例中，将镍粉和硫粉(优选镍粉和硫粉的物质的量比为1:1-1:3)研钵中通过球磨研磨均匀(例如研磨10-30min)，待镍粉和硫粉均匀混合后，将该混合物粉末置于水平管式炉中，在惰性气氛(例如N

本发明具体实施方式还提供一种所述的NiS/NiS

本发明具体实施方式还提供一种锂硫电池的改性隔膜，其包括隔膜本体以及涂覆在所述隔膜本体朝向锂硫电池的正极的一侧的中间层，所述中间层为所述的NiS/NiS

优选地，所述中间层的厚度为10-20μm；所述中间层在所述隔膜本体上的载量为0.002-0.010mg/cm

本发明具体实施方式还提供一种锂硫电池，其包含所述的改性隔膜，所述改性隔膜中涂覆有中间层的一侧朝向所述锂硫电池的正极。

例如，可以将NiS/NiS

以下通过一些具体的例子，对本发明作进一步阐述。

实施例1

A1：取0.52g六水合硫酸镍和0.52g硫脲于玛瑙研钵中混合，并持续研磨15min，使得绿色六水合硫酸镍颗粒和白色硫脲颗粒均匀混合成浅绿色粉末。

A2：将步骤A1得到的浅绿色混合粉末放入方形瓷舟内，置于水平管式炉中，在N

A3：取0.8g上述制备的NiS/NiS

A4：将步骤A3得到的混合浆液涂在商用PP隔膜上，先在60℃的鼓风烘箱中烘20min，将隔膜表面浆料快速烘至哑光状态，然后在45℃真空烘箱中静置5h后，得到NiS/NiS

实施例2

A1：取0.52g六水合硝酸镍和0.60g硫脲于玛瑙研钵中混合，并持续研磨30min，使得绿色镍盐颗粒和白色硫脲颗粒均匀混合成浅绿色粉末。

A2：将步骤A1得到的浅绿色混合粉末放入方形瓷舟内，置于水平管式炉中，在Ar气氛下以3℃/min的速率升温至500℃，并保持3h，保温结束后，让管式炉自然冷却至室温，得到反应产物NiS/NiS

A3：取0.9g上述制备的NiS/NiS

A4：将步骤A3得到的混合浆液涂在商用PP隔膜上，先在50℃的鼓风烘箱中烘20分钟，将隔膜表面浆料快速烘至哑光状态，然后在45℃真空烘箱中静置7h后，得到NiS/NiS

实施例3

A1：取0.52g六水合氯化镍和0.40g硫脲于玛瑙研钵中混合，并持续研磨20min，使得绿色镍盐颗粒和白色硫脲颗粒均匀混合成浅绿色粉末。

A2：将步骤A1得到的浅绿色混合粉末放入方形瓷舟内，置于水平管式炉中，在Ar气氛下以5℃/min的速率升温至520℃，并保持4h，保温结束后，让管式炉自然冷却至室温，得到反应产物NiS/NiS

A3：取0.7g上述制备的NiS/NiS

A4：将步骤A3得到的混合浆液涂在商用PP隔膜上，先在60℃的鼓风烘箱中烘15分钟，将隔膜表面浆料快速烘至哑光状态，然后在45℃真空烘箱中静置6h后，得到NiS/NiS

作为实施例1的对比例，发明人将实施例1的步骤A1中的浅绿色粉末混合粉末分别在400℃和600℃下进行如步骤A2所示的热处理，得到相应的材料(其中，在400℃下得到了NiS

将实施例1和/或对比例制得的材料进行如下一系列检测。

如图1所示，为实施例1和对比例在不同热处理温度下得到的材料的XRD图谱。经X射线衍射(XRD)图谱衍射峰分析显示，在400-600℃范围内材料物相经历了NiS

如图2a和2b所示，为了探究NiS-NiS

图3a是本发明实施例1得到的改性的PP隔膜的表面SEM图及其对应的元素分布图；图3b是本发明实施例1得到的改性的PP隔膜的截面SEM图及其对应的元素分布图。从图3a中可以看出NiS/NiS

为了证明NiS/NiS

为了证明NiS-NiS

分别采用实施例1步骤A4得到的改性隔膜、以对比例得到的NiS

添加了NiS-NiS

对于锂硫电池的商业化应用，电池必须具有较高的能量密度，即电池必须具有较高的正极硫负载量，而且高负载硫正极的电池循环性能也要很好才行。如图8a所示，在正极硫负载量高达4.8mg/cm

NiS-NiS

本发明中，NiS-NiS

以上内容是结合具体/优选的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施方式做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应当视为属于本发明的保护范围。在本说明书的描述中，参考术语“一种实施例”、“一些实施例”、“优选实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。尽管已经详细描述了本发明的实施例及其优点，但应当理解，在不脱离专利申请的保护范围的情况下，可以在本文中进行各种改变、替换和变更。