[发明专利]一种碳纳米管负载的碳化钼材料的制备方法及其在锂硫电池正极材料中的应用

说明书

本发明属于新能源材料技术领域，具体涉及一种碳纳米管负载的碳化钼材料的制备方法及其在锂硫电池的应用，该方法具体包括：首先将碳纳米管在酸中处理30 min,处理完用UP水洗至中性，样品110 ^oC过夜干燥，得预处理碳纳米管；取预处理碳纳米管置于烧杯中超声以形成均匀分散的颗粒；取钼酸铵溶液逐渐滴加到载体上，超声，干燥；样品在惰性气氛下分段煅烧，然后自然冷却至室温即可。本发明以S‑Mo₂C/CNTs作为锂硫电池的正极材料，有效地抑制了穿梭效应，而且可促进多硫离子的氧化还原转化，加速动力学反应进程。表现出锂硫电池具备高稳定性，高可逆容量的电化学性能。

技术领域

本发明属于新能源材料技术领域，具体涉及一种碳纳米管负载的碳化钼材料的制备方法及其在锂硫电池的应用。

背景技术

目前，环境问题和能源问题已经成为当今人类社会所面临的两大严峻危机。有限的化石能源且带来的环境污染让人类社会愈发认识到发展可再生能源和开发新型绿色能源的重要性。电动汽车（EVs）、混合动力电动汽车（hev）的快速发展和大规模可再生能源的应用持续增强着人们对高能量/功率密度、强稳定性、长寿命、高可靠性以及低成本电池的需求。如钴酸锂、锰酸锂和磷酸锂类的常规锂离子电池作为动力源已经无法满足当今人类的要求。与传统锂离子电池相比，单质硫作为正极材料，其理论比容量为1672 mAh g^-1，与金属锂作为负极构成的锂硫（Li-S）电池理论能量密度高达2600 Wh kg^-1，实际能量密度也有望达到传统锂离子电池的2-5倍；同时，单质硫资源丰富、价格便宜，并且环境友好。因此，锂硫电池被看作极具应用前景的下一代二次锂电池技术。

硫-碳复合材料是目前Li-S电池中研究的最为广泛的正极材料。在这种复合材料中，C不仅可以作为导电子的骨架、缩短锂离子的迁移距离、加快电化学反应的进行，也因为碳材料自身纳米结构的多样性使得碳材料备受关注。然而因穿梭效应碳硫复合正极材料在长循环过程中存在容量迅速衰减的问题，这是由于非极性的碳对于极性多硫离子的吸附只是一种弱的物理吸附。多硫离子容易脱离电极表面到有机电解液中，扩散溶解到电解液内，造成活性物质的损失，降低了电池的库伦效率，甚至影响电池容量和稳定性。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种碳纳米管负载的碳化钼材料的制备方法，以简单温和的方法制备出电化学性能良好的碳基材料。

本发明还提供了一种碳纳米管负载的碳化钼材料在锂硫电池的应用。

本发明为了实现上述目的所采用的技术方案为：

本发明提供了一种碳纳米管负载的碳化钼材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）CNTs的功能化预处理：碳纳米管在酸中处理30 min, 处理完用UP水洗至中性，样品110 ^oC过夜干燥，得预处理碳纳米管；

（2）Mo₂C/CNTs的制备：取0.5-2 g预处理碳纳米管置于烧杯中超声15-60 min以形成均匀分散的颗粒；取3-10 mL浓度为0.66 mol/L的钼酸铵溶液逐渐滴加到载体上，随后超声30-120 min，110 ^oC过夜干燥；样品在惰性气氛下分段煅烧，然后自然冷却至室温即可。进一步的，所述酸为硝酸或盐酸；所述处理方式为超声处理或80 ^oC水浴或油浴30 min。

本发明所采用的分段煅烧具体步骤为：首先升温至500-600^o C ，保温1-2h；然后升温至800-1000^o C ，升温速率为3-10^{o C} /min，保温1-4 h。

本发明还提供了一种碳纳米管负载的碳化钼材料在锂硫电池正极材料中的应用。

进一步的，所述锂硫电池正极材料采用以下方法制备而成：