一种锂硫电池正极材料及其制备方法、锂硫电池.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112038599A(43)申请公布日2020.12.04(21)申请号202010886380.9H01M10/42(2006.01)(22)申请日2020.08.28C01B19/04(2006.01)C01B32/914(2017.01)(71)申请人广东工业大学C01B32/921(2017.01)地址510060广东省广州市越秀区东风东B82Y30/00(2011.01)路729号大院B82Y40/00(2011.01)(72)发明人李运勇王伟吴尚有朱俊陆单炯威(74)专利代理机构北京集佳知识产权代理有限公司11227代理人杨小红(51)Int.Cl.H01M4/36(2006.01)H01M4/58(2010.01)H01M4/587(2010.01)H01M10/052(2010.01)权利要求书1页说明书8页附图6页(54)发明名称一种锂硫电池正极材料及其制备方法、锂硫电池(57)摘要本申请属于电池的技术领域，尤其涉及一种锂硫电池正极材料及其制备方法、锂硫电池。本申请提供了锂硫电池正极材料，所述锂硫电池正极材料是由钴掺杂二硒化钼/MXene异质结结构材料与硫复合形成的锂硫电池正极材料；其中，所述钴掺杂二硒化钼/MXene异质结结构材料是由钴掺杂二硒化钼在MXene材料表面原位垂直生长而形成的异质结纳米片。本申请提供了一种锂硫电池正极材料及其制备方法、锂硫电池，能有效解决现有锂硫电池存在的穿梭效应、体积膨胀严重、导电性、循环稳定性和安全性能较差的技术问题。CN112038599ACN112038599A权利要求书1/1页1.一种锂硫电池正极材料，其特征在于，所述锂硫电池正极材料是由钴掺杂二硒化钼/MXene异质结结构材料与硫复合形成的锂硫电池正极材料；其中，所述钴掺杂二硒化钼/MXene异质结结构材料是由钴掺杂二硒化钼在MXene材料表面原位垂直生长而形成的异质结纳米片。2.根据权利要求1所述的锂硫电池正极材料，其特征在于，所述钴掺杂二硒化钼/MXene异质结结构材料的片径为5～500nm，所述钴掺杂二硒化钼/MXene异质结结构材料的厚度为1～10nm。3.一种权利要求1或2所述的锂硫电池正极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、将MXene纳米片悬浮液、钴盐、钼盐、硒源及强还原剂混合，进行原位生长，得到钴掺杂二硒化钼/MXene异质结纳米片材料；步骤二、将所述钴掺杂二硒化钼/MXene异质结纳米片材料与单质硫混合研磨，得到混合物；步骤三、将所述混合物进行真空熔融扩散反应，得到具有异质结纳米片结构的锂硫电池正极材料。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤一中，所述钴原子与所述钼原子的摩尔比为1：(4～20)。5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤二中，所述混合物中所述单质硫的含量为70～90wt％。6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述MXene纳米片悬浮液选自Ti3C2、V2C、Nb2C或Mo2C；所述钴盐包括C4H6CoO4·4H2O或/和Co(NO3)2·6H2O；所述钼盐包括NaMoO4.2H2O、NaMoO4.4H2O和(NH4)2Mo2O7中的一种或多种；所述硒源包括硒粉或/和二氧化硒；所述强还原剂包括硼氢化钠或/和水合肼。7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述MXene纳米片悬浮液的纳米片层数为1、2、3、4或5层。8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤一中，所述原位生长包括溶剂热法或水热法。9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂热法的温度为180～260℃；所述溶剂热法的时间为18～24h；所述水热法的温度为200～280℃；所述水热法的时间为22～28h。10.一种锂硫电池，其特征在于，所述锂硫电池的负极为锂片，所述锂硫电池的正极包括权利要求1或2所述的锂硫电池正极材料或权利要求3至9任意一项所述的制备方法制得的锂硫电池正极材料。2CN112038599A说明书1/8页一种锂硫电池正极材料及其制备方法、锂硫电池技术领域[0001]本申请属于电池的技术领域，尤其涉及一种锂硫电池正极材料及其制备方法、锂硫电池。背景技术[0002]元素硫正极和锂金属负极之间的多电子反应提供2600W·h/kg的理论能量密度，远高于传统锂离子电池。除此之外，硫还具有其他一些有价值的特征，如成本效率，在自然环境中储量丰富和环境友好型，这些竞争优势使得Li-S成为最有希望被大规模应用的电池之一。[0003]但是，锂硫电池目前还处于研究阶段，在大规模的使用上还存在一些问题，(1)多硫化物的穿梭效应，当多硫化锂溶解于有机电解液时，在电池正负极产生浓度差从而导致多