一种TiO2-TiSe2/CNF膜及其制备方法和应用、锂硫电池

本发明涉及电池材料，尤其涉及一种tio2-tise2/cnf膜及其制备方法和应用、锂硫电池膜反应器。背景技术：1、随着全球对能源的巨大需求，高密度可充电电池已成为一个重要的研究领域。锂硫电池(lsb)因其高能量密度、高理论比容量(1675mah·g-1)以及硫的低成本而被视为下一代储能技术设备中有前途的候选材料之一。lsb的实际应用受到固有障碍的阻碍，例如硫的绝缘性能，大的体积变化(80％)，以及在充/放电过程中多硫化锂(lipss)不受控制地溶解到电解质中。穿梭效应，其实是溶解的lipss迁移到锂负极侧的结果，因此被认为是最为严重的问题，从而导致硫的损失、锂金属的腐蚀、低的库仑效率和lsb的低循环性能。此外，多硫化物的缓慢氧化还原动力学阻碍了可溶性多硫化物和li2s2/li2s之间的快速和完全转化，导致令人不满意的速率和循环性能。2、为了解决以上存在的问题，通常在lsb中的硫正极侧和隔膜之间插入夹层。插入的中间层用于物理阻隔lipss，并且加快了lipss的转化。如在硫正极和隔膜之间插入微孔碳纸，能够显著提高电化学性能。插入的夹层也被证明可以有效的抑制锂枝晶的生长。目前，基于各种修饰碳材料的新型中间层大多包括碳纳米纤维、羟基多壁碳纳米管、多层石墨烯、g-c3n4/石墨烯、al2o3/cnfs、moo2/cnfs、mos2/cnts、moo3@cnt、ti4o7/cnf和n-c-co薄膜，作为改善锂硫电池电化学性能的双功能中间层。具有极性单元的碳网络基质可以通过物理封闭和化学结合来拦截中间多硫化物，从而提高放电比容量。因此，引入带极性单元的夹层是解决这些问题的一种可行策略。但是，这些带极性单元的夹层仍存在电池的循环稳定性差的问题。技术实现思路1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种tio2-tise2/cnf膜及其制备方法和应用、锂硫电池膜反应器。利用本发明制得的tio2-tise2/cnf膜组装的电池的循环稳定性好。2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：3、本发明提供了一种tio2-tise2/cnf膜的制备方法，包括以下步骤：4、将钛酸四丁酯、乙酸、n,n-二甲基甲酰胺和聚乙烯吡咯烷酮混合，得到纺丝溶液；5、将所述纺丝溶液进行静电纺丝，得到复合纤维膜；6、将所述复合纤维膜依次进行预氧化和碳化，得到tio2/cnf；7、将所述tio2/cnf和硒粉混合后进行硒化，得到所述tio2-tise2/cnf膜。8、优选的，所述钛酸四丁酯、乙酸、n,n-二甲基甲酰胺和聚乙烯吡咯烷酮的用量比为0.5～1ml：0.3～0.6ml：5～10ml：0.6～1.2g。9、优选的，所述静电纺丝的参数包括：注射速度为0.03～0.09ml·h-1，正电压为10～18kv，负电压为2～5kv，注射器喷丝头和接收器之间的距离为10～25cm。10、优选地，所述预氧化在空气气氛中进行，所述预氧化的温度为220℃，保温时间为2h，由室温升温至所述预氧化的温度的升温速率为1℃·min-1。11、优选地，所述碳化在氢氩气氛中进行，所述碳化的温度为600℃，保温时间为2h，由预氧化的温度升温至所述碳化的温度的升温速率为5℃·min-1。12、优选地，所述tio2/cnf和硒粉的质量比为1：1～4。13、优选地，所述硒化在氢氩气氛中进行，所述硒化的温度为400～700℃，保温时间为2～5h，由室温升温至所述硒化的温度的升温速率为1～10℃·min-1。14、本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制得的tio2-tise2/cnf膜，包括cnf和负载在所述cnf表面的tio2-tise2纳米颗粒。15、本发明还提供了上述技术方案所述的tio2-tise2/cnf膜作为电池膜反应器的应用。16、本发明还提供了一种锂硫电池膜反应器，包括上述技术方案所述的tio2-tise2/cnf膜。17、本发明提供了一种tio2-tise2/cnf膜的制备方法，包括以下步骤：将钛酸四丁酯、乙酸、n,n-二甲基甲酰胺和聚乙烯吡咯烷酮混合，得到纺丝溶液；18、将所述纺丝溶液进行静电纺丝，得到复合纤维膜；将所述复合纤维膜依次进行预氧化和碳化，得到tio2/cnf；将所述tio2/cnf和硒粉混合后进行硒化，得到所述tio2-tise2/cnf膜。19、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：20、本发明通过静电纺丝和热处理结合的方法，制得了tio2-tise2/cnf膜，tio2-tise2/cnf膜由纳米纤维相互交织形成，在纳米纤维表面附着tio2-tise2纳米颗粒，且纤维相互交联形成三维的交叉导电网络结构，增大了比表面积，有利于电解液的充分浸润，并提供更多的多硫化物吸附位点，以此提高锂硫电池循环稳定性能；且极性材料tio2可以对多硫化锂提供充足的化学吸附位点，本发明的tio2-tise2/cnf膜可凭借极性金属氧化物tio2和tise2之间的协同作用，有效阻碍穿梭效应，减少硫的损失，进一步提高电池的循环稳定性。实施例的数据表明，使用本发明制得的tio2-tise2/cnf膜反应器的锂硫电池内部电阻更小、初始放电比容量更高，且展现出更为优异的抑制“穿梭效应”作用，具有最优的电化学性能。技术特征：1.一种tio2-tise2/cnf膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述钛酸四丁酯、乙酸、n,n-二甲基甲酰胺和聚乙烯吡咯烷酮的用量比为0.5～1ml：0.3～0.6ml：5～10ml：0.6～1.2g。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述静电纺丝的参数包括：注射速度为0.03～0.09ml·h-1，正电压为10～18kv，负电压为2～5kv，注射器喷丝头和接收器之间的距离为10～25cm。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述预氧化在空气气氛中进行，所述预氧化的温度为220℃，保温时间为2h，由室温升温至所述预氧化的温度的升温速率为1℃·min-1。5.根据权利要求1或4所述的制备方法，其特征在于，所述碳化在氢氩气氛中进行，所述碳化的温度为600℃，保温时间为2h，由预氧化的温度升温至所述碳化的温度的升温速率为5℃·min-1。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述tio2/cnf和硒粉的质量比为1：1～4。7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述硒化在氢氩气氛中进行，所述硒化的温度为400～700℃，保温时间为2～5h，由室温升温至所述硒化的温度的升温速率为1～10℃·min-1。8.权利要求1～7任一项所述制备方法制得的tio2-tise2/cnf膜，其特征在于，包括cnf和负载在所述cnf表面的tio2-tise2纳米颗粒。9.权利要求8所述的tio2-tise2/cnf膜作为电池膜反应器的应用。10.一种锂硫电池膜反应器，其特征在于，包括权利要求8所述的tio2-tise2/cnf膜。技术总结本发明提供了一种TiO