[发明专利]一种用于锂硫电池正极可显著抑制穿梭效应的MoO3

说明书

本发明公开了一种用于锂硫电池正极可显著抑制穿梭效应的MoO₃@MoS₂柔性纸复合载体材料及制备方法，属于锂硫电池材料制备技术领域。首先通过水热法合成MoO₃纳米带，MoO₃经过氢碘酸处理提高导电性，获得HI‑MoO₃纳米带。硫脲和MoO₃纳米带分别作为硫源和钼源，通过水热法合成了纳米花MoS₂。将制备好的HI‑MoO₃纳米带和MoS₂按质量比混合均匀，然后真空抽滤，得到的柔性MoO₃@MoS₂纸，最后利用熔融扩散法沉硫。它区别于以往的以非极性碳材料为柔性骨架，而是采用极性的MoO₃纸作为柔性骨架，并且三氧化钼对多硫化物的极性吸附强。此外，加入了二硫化钼作为电催化剂协同抑制穿梭效应。本发明制备方法简单，可以承受反复折叠且不破裂，同时能够显著抑制穿梭效应，提高电池的循环稳定性。

技术领域

本发明属于锂硫电池材料制备技术领域，具体涉及一种用于锂硫电池正极可显著抑制穿梭效应的MoO₃@MoS₂柔性纸复合载体材料及其制备方法。

背景技术

为了满足人们日益增长的对电子产品小型化、多样性和可变形的需求，柔性可穿戴的便携式电子产品成为未来发展的趋势。目前柔性锂离子电池技术发展成为便携式设备在实际应用中的领先技术。然而，柔性锂离子电池的最大能量密度目前处于能量密度的“上限”(＜350W h Kg^-1)，这限制了柔性器件的性能。作为一种新型电池，锂硫电池理论比容量为1675mAh/g，远远高于现有的锂离子电池，因此柔性锂硫电池的开发与设计已经成为研究热点。

柔性正极材料是柔性锂电池性能的关键。柔性电极要克服Li-S电池的典型问题，如电导率低、硫体积膨胀、穿梭效应等。此外，柔性电极还要能承受弯曲、拉伸、扭转等变形，并能在变形状态下正常工作。目前研究者们主要研究的宿主材料多为石墨烯、碳纳米管、多孔碳等非极性碳材料。由于非极性碳材料与多硫化物之间物理吸附作用较弱，电池在循环过程中穿梭效应严重，循环稳定性较差。为了抑制穿梭效应，需要设计物理约束多硫化物的结构或者与极性物质复合提高对多硫化物的吸附力。但是这些方法制备工艺繁琐，成本较高，一定程度上限制了锂硫电池的实际应用。因此需要开发一种新的柔性锂硫电池正极材料以非碳材料作为柔性骨架，在拥有优异的柔性的同时能够显著抑制穿梭效应并且简单操作的制备方法。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种用于锂硫电池正极可显著抑制穿梭效应的 MoO₃@MoS₂柔性纸复合载体材料。它区别于以往的以非极性碳材料为柔性骨架，而是采用极性的三氧化钼纸作为柔性骨架，三氧化钼经过氢碘酸处理提高了导电性，并且三氧化钼对多硫化物的极性吸附强。此外，加入了二硫化钼作为电催化剂协同抑制穿梭效应。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种用于锂硫电池正极可显著抑制穿梭效应的MoO₃@MoS₂柔性纸复合载体材料的制备方法，包括以下步骤：

A、钼粉与H₂O₂反应生成过氧钼酸溶液，将所述过氧钼酸溶液进行水热反应，水热完成后沉淀物洗涤得到MoO₃纳米带；

B、氢碘酸作为还原剂和插层剂处理MoO₃纳米带，先将所述MoO₃纳米带溶解在醋酸中，搅拌后加入氢碘酸，继续搅拌反应，反应物洗涤并干燥，得到 HI-MoO₃纳米带；