具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获取的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另作定义，本发明中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。

如图1-图3所示，本发明实施例提供了一种隔膜，包括基材膜10和第一涂层11，所述第一涂层11位于所述基材膜10的第一侧，所述第一涂层11包括导电剂、金属有机骨架化合物MOFs材料和粘结剂。

应理解的是，所述MOFs材料的具体结构在此不做限定。例如，在一些实施例中，所述MOFs材料由N,N-二甲基甲酰胺、无水乙醇和去离子水、金属盐和1,3,5-苯三甲酸制备得到。

在本实施例中，所述导电剂的结构在此不做限定。例如，在一些实施例中，所述导电剂为科琴黑、Super-p、乙炔黑、富勒烯、纳米多孔碳、碳纳米管、石墨烯中的至少一种。

在本实施例中，第一涂层11包括导电剂和MOFs材料。MOFs材料可以吸附多硫化物，导电剂提高了MOFs材料的导电能力，即第一涂层11的导电能力。因此，提高了吸附在MOFs材料上的多硫化物中参加氧化还原反应的活性元素的比例，参加氧化还原反应后的活性元素可重新利用。因此，通过第一涂层11的设置，提高了隔膜中所吸附的多硫化物的重复利用率，降低了电池的内阻，延长了电池的使用寿命。

可选地，所述隔膜还包括第二涂层12，所述第二涂层12位于所述第一涂层11远离所述基材膜10的一侧，所述第二涂层12为高分子聚合物涂层。

应理解的是，所述隔膜通常应用在锂硫电池的电池中，放置在正极片和负极片的中间。锂硫电池在循环过程中体积膨胀较大，会导致隔膜与正极片或负极片之间存在缝隙。

在所述隔膜设有第二涂层12，且所述第二涂层12靠近正极片设置的情况下，由于高分子聚合物涂层的粘性较强，可以提高所述第二涂层12与正极片的连接强度。一方面，可以降低由于体积膨胀引起电芯变形对电池性能的影响。另一方面，通过提高正极片和所述隔膜之间的连接稳定性，可以使得正极片与所述第一涂层11之间的导电情况稳定，使得所述第一涂层11内吸附的多硫化物可以顺利参与氧化还原反应。

在本实施例中，所述隔膜还包括第二涂层12。通过所述第二涂层12的设置，提高了所述隔膜的粘性，从而提高了所述隔膜与正极片或负极片的连接稳定性，避免了所述隔膜与正极片或负极片之间出现缝隙的概率。从而，降低了所述第一涂层11内的多硫化物因没有导电回路而无法参与氧化还原反应的概率。

可选地，在一些实施例中，所述第二涂层12的厚度范围为1nm～200nm。

可选地，所述隔膜还包括第三涂层13，所述第三涂层13位于所述基材膜10的第二侧，其中，所述第一侧和第二侧为所述基材膜10的两相对侧，所述第三涂层13为高分子聚合物涂层。

应理解的是，所述第二涂层12为高分子聚合物涂层，所述第三涂层13为高分子聚合物涂层。其中，所述高分子聚合物涂层的具体结构在此不做限定。所述第二涂层12和所述第三涂层13可以为相同或不同的高分子聚合物涂层。如图2所示，通常，所述隔膜包括第二涂层12和第三涂层13，且在具体实现时，为了方便制作，所述第二涂层12和所述第三涂层13的结构通常相同。

在所述隔膜设有第三涂层13，且所述第三涂层13靠近所述负极片设置的情况下，由于高分子聚合物涂层的粘性较强，可以提高所述第三涂层13与所述负极片的连接稳定性，从而避免隔膜与负极界面的脱离而导致的锂离子迁移路径延长所引起的锂枝晶生长，提升电池的安全性能。

在本实施例中，所述隔膜还包括第三涂层13。通过所述第三涂层13的设置，提高了所述隔膜与所述正极片或负极片的连接稳定性，降低了由于隔膜与负极片的之间出现缝隙导致锂离子迁移路径延长所引起的锂枝晶生长的概率，提高了电池的稳定性。

可选地，在一些实施例中，所述高分子聚合物涂层的厚度范围为1nm～200nm。

可选地，在一些实施例中，所述MOFs材料的比表面积范围为100m²/g～6000m²/g。

在具体实现时，可以通过调整制备所述MOFs材料的原始材料的种类及比例来调整所述MOFs材料的比表面积，也可以通过调整制备所述MOFs材料时的反应条件来调整所述MOFs材料的比表面积。

在本实施例中，所述MOFs材料的比表面积范围为100m²/g～6000m²/g，由于本实施例中的MOFs材料的比表面积较高，提高了所述MOFs材料对多硫化物的吸附效果，进一步地减少了隔膜中所吸附的多硫化物的流失，提高了电池的寿命。

可选地，在一些实施例中，所述MOFs材料的孔径范围为0.1nm～50nm。

在具体实现时，可以通过调整制备所述MOFs材料的原始材料的种类及比例来调整所述MOFs材料的孔径，也可以通过调整制备所述MOFs材料时的反应条件来调整所述MOFs材料的孔径。

在本实施例中，所述MOFs材料的孔径范围为0.1nm～50nm，由于本实施例中的MOFs材料的孔径较小，可以对不同粒径的离子进行筛选，提高了所述MOFs材料对多硫化物的吸附效果，提高了对多硫化物的穿梭的抑制效果，进一步地减少了隔膜中所吸附的多硫化物的流失，提高了电池的寿命。

可选地，在一些实施例中，所述第一涂层11的厚度范围为49nm～300nm。

本发明实施例还提供一种电池，包括正极片、负极片和上述的隔膜，所述隔膜位于所述正极片和所述负极片之间，所述第一涂层11靠近所述正极片设置，所述基材膜10靠近所述负极片设置。

应理解的是，在具体实现时，所述电池还包括电解液。所述电解液填充在所述隔膜和所述正极片之间，和所述隔膜和所述负极片之间。

可选地，在一些实施例中，所述电池为锂硫电池。

在本实施例中，所述隔膜为上述实施例中的隔膜，具体结构可以参照上述实施例中的描述，在此不再赘述。由于在本实施例中采用了上述实施例中的隔膜，因此本实施例提供的电池具有上述实施例中的隔膜的全部有益效果。

本实施例中提供的所述隔膜和所述电池的制备方法如下：

制备得到MOFs材料。

MOFs材料是由无机金属中心(金属离子或金属簇)与桥连的有机配体通过自组装相互连接，形成的一类具有周期性网络结构的晶态多孔材料。MOFs是一种有机-无机杂化材料，在一些实施例中，也可以称为配位聚合物。所述MOFs材料的具体结构在此不做限定。根据使用的原材料和制备条件等不同，所述MOFs材料的结构也不同。在具体实现时，通过调整所述原材料和制备条件调节MOFs的比表面积和孔径。

在一些实施例中，制作所述MOFs材料可以包括以下步骤：将N,N-二甲基甲酰胺、无水乙醇和去离子水混合得到相应的混合物。在所述混合物中加入金属盐和1,3,5-苯三甲酸得到混合溶液。将所述混合溶液放入反应釜中，在预设温度下，反应第一预设时间长度后得到悬浮液，经过离心、洗涤、干燥等工序，收集得到所述MOFs材料。

可选地，在一些实施例中，所述金属盐为钴的可溶性盐、铜的可溶性盐、锌的可溶性盐、铝的可溶性盐、锰的可溶性盐、铁的可溶性盐、钛的可溶性盐中的至少一种。

可选地，所述预设温度和所述第一预设时间长度可以根据时间需求进行设置。例如，在一实施例中，所述预设温度的范围为50℃～400℃，所述第一预设时间长度的范围为0.1h～24h。

将所述MOFs材料、导电剂和粘结剂混合得到混合物。

将所述导电剂、所述粘结剂和步骤101中制备得到的所述MOFs材料混合得到混合物。

可选地，在一些实施例中，所述导电剂为科琴黑、Super-p、乙炔黑、富勒烯、纳米多孔碳、碳纳米管、石墨烯中的至少一种。

在所述混合物中加入溶剂以形成浆料。

在具体实现时，所述混合物通常为粉末状材料，因此，通过在所述混合物中加入溶剂以形成浆料，便于涂覆。其中，根据所述混合物的性质的不同可以选择不同的溶剂。例如，所述溶剂为水或有机溶剂。

将所述浆料涂覆在基材膜10的第一侧，形成第一涂层11。

将所述浆料涂覆在所述基材膜10的第一侧，并将所述基材膜10烘干以使所述浆料在所述基材膜10的第一侧形成涂层。为了方便，在后续的描述中，将在上述步骤中制备得到的隔膜称为基础隔膜。

可选地，在一些实施例中，在所述将所述浆料涂覆在基材膜10的第一侧，形成第一涂层11步骤之后，还包括：

在所述基材膜10的第二侧和所述第一涂层11远离所述基材膜10的一侧中至少一者上形成高分子聚合物涂层。

将三羟甲基氨基甲烷加入到盐酸溶液中，得到缓冲溶液，其中，所述缓冲溶液为三羟甲基氨基甲烷盐酸盐(TRIS hydrochloride，Tris-HCl)溶液。其中，所述三羟甲基氨基甲烷的量可以根据实际需求进行调整。更进一步地，所述盐酸溶液的量也可以根据实际需求进行调整，通过调整所述盐酸溶液的量可以调整所述缓冲溶液的氢离子浓度指数，即调整所述缓冲溶液的PH值。优选地，所述PH值的范围为7-12。

向所述缓冲溶液中加入多巴胺单体，搅拌溶解得到目标溶液。将所述基础隔膜放置在所述目标溶液内，保持第二预设时间长度后，烘干处理以使所述目标溶液在所述基材膜10的第二侧和所述第一涂层11远离所述基材膜10的一侧形成高分子聚合物涂层。其中，所述第二预设时间长度在此不做限定，可以根据时间需求进行调整。在一些实施例中，所述第二预设时间长度的范围为1min～10h。

在具体实现时，可以调整所述基础隔膜浸入所述目标溶液的程度。例如，在第一种情况下，所述基础隔膜均位于所述目标溶液内，保持所述第二预设时间长度后，烘干处理。此时，所述基础隔膜两侧均形成有所述高分子聚合物涂层。在第二种情况下，将所述基材膜10的第二侧浸入所述目标溶液内，所述第一涂层11远离所述基材膜10的一侧位于所述目标溶液外，保持所述第二预设时间长度后，烘干处理。此时，所述基材膜10的第二侧形成有所述高分子聚合物涂层。在第三种情况下，所述第一涂层11远离所述基材膜10的一侧位于所述目标溶液内，所述第一涂层11远离所述基材膜10的一侧位于所述目标溶液内，保持所述第二预设时间长度后，烘干处理。此时，所述第一涂层11远离所述基材膜10的一侧形成有所述高分子聚合物涂层。

为了更好的理解本发明，以下通过具体实施对本申请隔膜的制备过程以及隔膜的应用的效果进行说明。

对比例

使用基材膜10制备锂硫电池。对对比例中制备得到的锂硫电池的电化学性能进行测试。

测试结果如下表所示：

实施例一

本实施例提供的隔膜的结构如图2所示，本实施例提供的隔膜包括基材膜10，第一涂层11、第二涂层12和第三涂层13。所述第一涂层11和所述第二涂层12的厚度之和为2μm，所述第三涂层13的厚度为100nm。其中，所述第一涂层11由Co-MOFs、KB和聚偏氟乙烯(Poly(vinylidene fluoride)Poly(vinylidene fluoride)，PVDF)组成，所述第一涂层11的表面在扫描电子显微镜(scanning electron microscope，SEM)下的结构如图3所示。

本实施例中的隔膜的制备方法包括：将N,N-二甲基甲酰胺、无水乙醇和去离子水按体积比15：1：1混合，加入硝酸钴和1,3,5-苯三甲酸得到混合溶液，然后将其放入反应釜中，在120℃下反应5小时，得到悬浮液，经过离心、洗涤、干燥等工序，收集得到Co-MOFs材料粉体；其中，硝酸钴和1,3,5-苯三甲酸的质量比为4：3。

将Co-MOFs材料、KB和PVDF粉体按照97.5：1：1.5的比例混合，加入N-甲基吡咯烷酮(N-methylpyrrolidone，NMP)搅拌分散成浆料，然后将浆料涂覆于基材膜10的第一侧后烘干，得到基础隔膜；其中，浆料粘度为1500mPa·s。

将三羟甲基氨基甲烷加入到盐酸溶液中，配置成浓度为10mmol/L的Tris-HCl缓冲溶液，调节PH为8.5。

向上述缓冲溶液中加入多巴胺单体，浓度为5g/L，搅拌溶解得到混合溶液。

将上述步骤中得到的基础隔膜置于混合溶液中，静置30分钟，然后取出烘干，得到隔膜。

使用实施例一中提供的所述隔膜制备锂硫电池。对实施例一中制得的锂硫电池的电化学性能进行测试：

测试结果如下表所示：

将实施例一的测试结果与对比例的测试结果进行对比分析可知，在所述基材膜10上涂设所述第一涂层11后，在循环过程中锂硫电池的容量保持率较高。由此可知，通过在所述基材膜10上涂设所述第一涂层11可以减缓锂硫电池在循环过程中的容量流失，延长锂硫电池的使用寿命。

实施例二

本实施例提供的隔膜的结构如图2所示，本实施例提供的隔膜包括基材膜10，第一涂层11、第二涂层12和第三涂层13。所述第一涂层11和所述第二涂层12的厚度之和为2μm，所述第三涂层13的厚度为100nm。其中，所述第一涂层11由Zn-MOFs、石墨烯和PVDF组成。

本实施例中的隔膜的制备方法包括：将N,N-二甲基甲酰胺、无水乙醇和去离子水按体积比13：2：2混合，加入硝酸钴和1,3,5-苯三甲酸得到混合溶液，然后将其放入反应釜中，在120℃下反应5小时，得到悬浮液，经过离心、洗涤、干燥等工序，收集得到Zn-MOFs材料粉体；其中，硝酸锌和1,3,5-苯三甲酸的质量比为4：3。

将Zn-MOFs材料、石墨烯和PVDF粉体按照97：1：2的比例进行混合，加入NMP搅拌分散成浆料，然后将浆料涂覆于基材膜10的第一侧后烘干，得到基础隔膜，其中，浆料粘度为1300mPa·s。

将三羟甲基氨基甲烷加入到盐酸溶液中，配置成浓度为10mmol/L的Tris-HCl缓冲溶液，调节PH为9.5。

向上述缓冲溶液中加入多巴胺单体，浓度为10g/L，搅拌溶解得到混合溶液。

将上述步骤中得到的基础隔膜置于混合溶液中，静置10分钟，然后取出烘干，得到隔膜。

使用实施例二中提供的所述隔膜制备锂硫电池。对实施例二中制得的锂硫电池的电化学性能进行测试可知，实施例二中制得的锂硫电池的电化学性能与实施例一中制得的锂硫电池的电化学性能相近。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“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一定指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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。