[發(fā)明專利]一種二硫化鉬微膠囊的制備方法、鎂離子電池正極、鎂離子電池

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010027488.2
• 申請(qǐng)日: 2020-01-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111204808B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉金云;林夕蓉;曾祥兵;朱紅;楊在喜;司廷;李金金
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 安徽師范大學(xué)
• 主分類號(hào): C01G39/06
• 分類號(hào): C01G39/06;C01B32/05;H01M4/36;H01M4/58;H01M4/62;H01M10/054
• 代理公司: 蕪湖安匯知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 34107
• 代理人: 尹婷婷

本發(fā)明公開(kāi)了一種二硫化鉬微膠囊的制備方法、鎂離子電池正極、鎂離子電池，首先通過(guò)水熱法得到MoS₂納米球，再通過(guò)液驅(qū)同軸流動(dòng)聚焦技術(shù)將MoS₂納米球封裝進(jìn)膠囊內(nèi)部，經(jīng)碳化處理，得到導(dǎo)電性能好、包覆率高的電極材料，解決了膠囊材料負(fù)載低、可控性差的問(wèn)題，應(yīng)用于鎂離子電池正極，具有較高的放電容量，兼具長(zhǎng)期循環(huán)穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及儲(chǔ)能材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種二硫化鉬微膠囊的制備方法、鎂離子電池正極、鎂離子電池。

技術(shù)背景

日益增長(zhǎng)的能源需求刺激了先進(jìn)能源存儲(chǔ)設(shè)備的廣泛發(fā)展。鋰離子電池作為一種主要的能源載體，在日常生活和現(xiàn)代工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。然而，鋰資源的短缺和電池運(yùn)行過(guò)程中金屬鋰枝晶的形成所帶來(lái)的固有安全問(wèn)題等弊端，阻礙了鋰電池的可持續(xù)發(fā)展。因此，越來(lái)越多的研究人員將目光轉(zhuǎn)向了開(kāi)發(fā)其他可充電金屬離子電池。

近年來(lái)，人們對(duì)Mg離子電池展現(xiàn)出極大興趣，其具有較大理論比容量(2205mAh g^-1)，負(fù)電位高，良好的操作安全性，環(huán)境友好性，巨大的材料豐富性和低廉的價(jià)格，在大規(guī)模應(yīng)用領(lǐng)域中顯示出潛力，它們被認(rèn)為是電動(dòng)汽車最有前景的綠色電源。然而到目前為止，研究鎂離子電池仍處于起步階段。阻礙鎂離子電池實(shí)際使用的障礙主要有：1)在正極材料中Mg的插入和擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)緩慢；2)Mg²⁺陽(yáng)離子極化能力強(qiáng)，導(dǎo)致負(fù)極與電解質(zhì)不相容。因此，尋找合適的正極和較少鈍化的負(fù)極/電解液是非常有必要的。研究人員Aurbach等人在2000年將Chevrel相Mg_xMo₃S₄正極與0.25M Mg(AlCl₂EtBu)₂/THF電解液相結(jié)合，取得了優(yōu)異的鎂嵌入/脫嵌性能，將Mg離子電池的發(fā)展推向了一個(gè)新的水平。

然而鎂離子電池由于循環(huán)性能差，實(shí)際放電容量較低，促進(jìn)鎂離子電池進(jìn)步的關(guān)鍵是發(fā)展合適的正極和較少的鈍化負(fù)極材料，使其具有合理的容量和循環(huán)能力。

作為一種典型的層狀過(guò)渡金屬，MoS₂一直被認(rèn)為是一種多功能的能源相關(guān)應(yīng)用材料。二硫化鉬的結(jié)構(gòu)類似于石墨烯，它由三個(gè)堆疊的原子層(S-Mo-S)組成：兩個(gè)S原子和一個(gè)Mo原子夾在中間，三層由弱范德華相互作用疊加在一起，這種層狀結(jié)構(gòu)使Mg²⁺離子的插入和提取變得方便。值得注意的是，形貌和結(jié)構(gòu)對(duì)電極材料的電化學(xué)性能有顯著的影響。具有特殊形貌的MoS₂的控制合成及其與形狀有關(guān)的性質(zhì)的研究引起了人們的廣泛關(guān)注，而與碳涂層的結(jié)合可以極大地豐富MoS₂的電化學(xué)性能。

微囊化提供了一種特殊了碳包覆手段，傳統(tǒng)的有乳化法、逐層組裝技術(shù)、原位聚合、復(fù)合凝聚等。雖然這些方法各有其優(yōu)點(diǎn)，但也存在一定的局限性，在包覆的過(guò)程中，應(yīng)用的單體反應(yīng)性強(qiáng)，且常受副反應(yīng)的影響，對(duì)溫度和pH值也非常敏感，導(dǎo)致難以控制一致的微膠囊形成，封裝效率也較低。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供了一種二硫化鉬微膠囊制備方法、鎂離子電池正極、鎂離子電池。本發(fā)明首先通過(guò)水熱法得到MoS₂納米球，再通過(guò)液驅(qū)同軸流動(dòng)聚焦技術(shù)將MoS₂納米球封裝進(jìn)膠囊內(nèi)部，經(jīng)高溫碳化后得到MoS₂微膠囊，并將其應(yīng)用于鎂離子電池正極、鎂離子電池。本發(fā)明針對(duì)MoS₂微膠囊導(dǎo)電性差，負(fù)載量低的缺陷，提供了一種實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)單可靠、粒徑均勻、重現(xiàn)性好、能實(shí)時(shí)操控的膠囊材料制備方法，膠囊材料包裹率高、循環(huán)穩(wěn)定性好、倍率性能高。

本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：

一種二硫化鉬微膠囊的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：