[發明專利]一種SnO2

在審

• 申請號: 202011049731.7
• 申請日: 2020-09-29
• 公開（公告）號: CN112290018A
• 公開（公告）日: 2021-01-29
• 發明（設計）人: 李松杰;李帆;衛正鈺;邵理想
• 申請（專利權）人: 鄭州大學
• 主分類號: H01M4/58
• 分類號: H01M4/58;H01M4/62;H01M10/052
• 代理公司: 鄭州大通專利商標代理有限公司 41111
• 代理人: 李秋紅

本發明公開了一種SnO₂修飾的MoS₂中空微球負載硫正極復合材料及其應用。首先制備MnCO₃微球模板，將微球模板、鉬源和硫源進行水熱法反應，得到MnS@MoS₂核?殼微球，置于稀鹽酸中刻蝕，所得沉淀物退火后得到MoS₂微球；微球用去離子水制成MoS₂微球溶液，溶液分散后加入SnCl₄·5H₂O和NaOH攪勻，所得混合溶液轉移到帶有PTFE襯里的不銹鋼高壓釜中反應，反應后經處理得到MoS₂@SnO₂復合材料；用熔融滲透法將所得材料和硫粉進行復合，得到MoS₂@SnO₂/S正極材料。利用本發明產品作正極材料制作鋰硫電池，具有較高的可逆比容量、出色的倍率性能以及優異的長期循環穩定性等優點。

一、技術領域：

本發明涉及新材料新能源技術領域，特別是涉及一種SnO₂修飾的MoS₂中空微球負載硫正極復合材料及其在鋰硫電池中的應用。

二、背景技術：

目前，充/放電循環過程中多硫化物中間體的易溶解及其引發的穿梭效應當屬限制Li-S電池開發及應用的最大挑戰。一方面，這一現象會造成活性物質硫的損失，降低材料利用率，進而導致快速的容量衰減和較差的庫侖效率。另一方面，由“穿梭效應”到達負極的硫物質會污染金屬鋰，引發嚴重的負極腐蝕，并帶來潛在的安全隱患。此外，由于硫和多硫化物較差的導電性，硫正極具有緩慢的電化學氧化還原反應動力學。因此，抑制多硫化物的“穿梭效應”和提高正極反應動力學成為推動Li-S電池發展的關鍵。

通過合理設計復合正極，可以顯著提高Li-S電池的電化學性能。科研人員使用了多種方法對Li-S電池硫正極材料進行改性研究，其中應用最廣泛的就是把硫與碳質材料進行復合，因為碳材料具有較好的導電性能和豐富多樣的納米結構。然而，由于非極性碳與極性的多硫化物之間的化學相互作用較弱，較差的庫侖效率和快速的容量衰減仍然存在。

近些年來，人們意識到含有極性鍵的極性材料對極性的多硫化物中間體具有更強的化學吸附作用，許多含有極性鍵的材料被引用到Li-S電池中。例如：金屬碳化物、金屬氧化物和金屬硫化物等，這些金屬化合物對多硫化物中間體表現出較強的化學吸附作用，這樣可以極大地抑制多硫化物的溶解與穿梭，從而使得Li-S電池的電化學性能有了一定的改善。MoS₂作為過渡金屬二硫化物，由于其極大的極性表面積和高度暴露的活性邊緣部位，已證明其在捕獲Li-S電池中的多硫化物中間體方面非常有效。更重要的是，一些科研工作者發現，納米顆粒的摻入還可以通過協同作用增強MoS₂的電化學性能。SnO₂由于其低成本，低毒性和對多硫化物出色的限制能力而被廣泛應用于Li-S電池中。因此，構建SnO₂納米顆粒修飾的MoS₂多級復合材料可能是使硫正極的性能最大化的一種非常有前景的途徑。

三、發明內容：

本發明要解決的技術問題是：根據目前鋰硫電池應用技術方面的現有情況及其存在的問題，本發明提供一種SnO₂修飾的MoS₂中空微球負載硫正極復合材料及其在鋰硫電池中的應用。本發明技術方案利用MoS₂極大的極性表面積和高度暴露的活性邊緣部位以及SnO₂對多硫化物出色的限制能力，抑制Li-S電池穿梭效應，促進電荷轉移，從而提升鋰硫電池的壽命與循環穩定性。

為了解決上述問題，本發明采取的技術方案是：

本發明提供一種SnO₂修飾的MoS₂中空微球負載硫正極復合材料，所述SnO₂修飾的MoS₂中空微球負載硫正極復合材料是通過以下方法制備而成：