本发明专利技术公开的电化学嵌／脱镁离子电极，它的活性物质为无定形的ＭｏＳ↓［２］与无定形的碳的纳米复合材料，其余为乙炔黑和聚偏氟乙烯，各组分的质量百分比含量为：纳米复合材料活性物质８０～９０％，乙炔黑５～１０％，聚偏氟乙烯５～１０％，其中，纳米复合材料活性物质中无定形碳的质量百分比为２０％～６０％，其余为无定形的ＭｏＳ↓［２］。且无定形的ＭｏＳ↓［２］为纳米须状的形貌，高度分散在无定形的碳材料中。该电极具有较高的电化学嵌／脱镁离子可逆容量和较好的循环稳定性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电化学嵌/脱镁离子电极及其制备方法，属于无机材料的制备领 域和电化学领域。
技术介绍
过渡金属硫化合物具有众多优异的特性，如超导性能、摩擦学性能、光学、电学和磁学性能。其中，MoS2具有典型的层状结构，S-Mo-S层内为共价键结合， 层与层之间则以较弱的范德华力相互结合，其层间距为0.66nm，大约为石墨层 间距的2倍。MoS2作为氢化脱硫的工业催化剂、以及在真空与高温条件下的固 体润滑剂被广泛研究和应用。同时MoS2这种较弱的层间作用力和较大的层间距 允许通过插入反应在其层间引入外来的原子或分子。这样的特性使MoS2材料可 以作为插入反应的主体材料。通过化学和电化学的方法可以将金属阳离子插入 到MoS2的层状结构当中。例如，1995年Miki等(Y. Miki, D. Nakazato, H. Ikuta 等，J. Power Sources, 1995, 54: 508)在氢气气氛中通过热分解(NH4)2MoS4制备 了无定形MoS2粉体，并研究了无定形MoS2的电化学嵌锂和脱锂的性能，结果 发现所合成的无定形MoS2粉体中，性能最好的样品的电化学嵌脱锂的可逆容量 达到200 mAh/g。因此，MoS2是一种有发展前途的用于可充电电池的电极活性 材料。但是面前为止，大多数研究工作主要研究锂离子和其他碱金属离子的插入 MoS2和其他过渡金属二硫化物材料，而研究其电化学嵌/脱镁离子的性能报道比 较少。Gregoy等(T. D. Gregoy， R丄Hoffman, R.C. Winterton， J. Electrochem. Soc.， 1990,137:775)在二丁基镁的己烷溶液中，用化学法把镁离子嵌入到MoS2中， 嵌入的镁离子按电化学容量计算可以达到140 mAh/g,但是没有脱嵌现象。2004 年X丄.Li等(X. L. Li, Y. D. Li， J. Phys. Chem. B， 2004， 108: 13893)用水热方法 合成了纳米结构的MoS2纳米材料，并研究了 MoS2纳米材料的电化学性能。他 们发现在充放电过程中镁离子可以可逆地嵌入一脱嵌在热处理的MoS2纳米材 料中，但是其电化学可逆容量较低，大约只有25mAh/g的可逆容量。另外，在电化学充放电循环过程中，纳米级的活性物质由于体积的变化容 易引起粉化和团聚，使电极的容量减小和循环性能降低。为了改善其可逆容量 和循环稳定性，通过用纳米活性物质材料与碳材料复合制备纳米级的复合材料 作为电化学活性物质是改善其电化学性能的一种有效的方法。其次，研究还发现无定形的电化学活性物质具有较高的可逆容量和较稳定的循环性能。如文献(Y. Miki, D. Nakazato, H. Ikuta, et al., J. Power Sources, 1995， 54: 508)的研究显 示无定形的MoS2纳米材料比结晶态的MoS2具有比较高的可逆电化学嵌脱锂容 量和较稳定的循环性能。因此，保持MoS2与碳的纳米复合材料中的MoS2和碳 材料为无定形的结构也是有利于提高电极的可逆容量和循环性能。所以，将无 定形的MoS2纳米材料与无定形的碳材料的纳米复合材料作为电活性物质制备 电化学嵌/脱镁离子的电极，是提高其可逆容量和改善其循环稳定性能的一种有 效的方法。但是，到目前为止，用无定形的MoS2纳米材料与无定形的碳材料的纳米复 合材料作为电活性物质制备电化学嵌/脱镁离子的电极还未见公开报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种电化学嵌/脱镁离子的电极及其制备方法。 本专利技术的电化学嵌/脱镁离子的电极，它的活性物质为无定形的MoS2与无 定形的碳的纳米复合材料，其余为乙炔黑和聚偏氟乙烯，各组分的质量百分比 含量为纳米复合材料活性物质80 90%，乙炔黑5 10%，聚偏氟乙烯5~100%， 其中，纳米复合材料活性物质中无定形碳的质量百分比为20% 60%，其余为 无定形的MoS2。电化学嵌/脱镁离子的电极的制备方法，包括以下步骤1) 将钼酸盐、硫代乙酰胺和葡萄糖溶解在去离子水中，钼酸盐、硫代乙酰 胺、葡萄糖和去离子水的质量比例为3: 4 7: 6~16: 600 1500，搅拌后将得 到的溶液转移至水热反应釜中，于200 240。C下水热反应24 48小时，然后自 然冷却，离心分离沉淀并用去离子水充分洗涤后,真空干燥，得到的沉淀产物在 氮气一氢气混合气氛中于80(TC 100(TC下进行热处理，得到无定形的MoS2与 无定形的碳的纳米复合材料。其中无定形的MoS2为纳米须状的形貌，并高度分 散在无定形的碳材料中。2) 将无定形的MoS2与无定形的碳的纳米复合材料活性物质和乙炔黑及质 量浓度5%的聚偏氟乙烯的N-甲基吡咯垸酮溶液在搅拌下充分混合调成均匀的 糊状物，各组分质量百分比为纳米复合材料活性物质80~90%，乙炔黑5 10 %，聚偏氟乙烯5 10%，将该糊状物均匀地涂到作为集流体的泡沫镍或者铝箔 上，真空干燥后压成电极。上述的钼酸盐可以是钼酸钠或钼酸铵。 本专利技术与现有技术比较具有以下有益效果本专利技术作为制备电化学嵌/脱镁离子的电极活性物质的纳米复合材料中的MoS2与碳材料都是无定形的纳米材料，而且即使在800'C — 100(TC下高温热处 理后，依然能够保持其无定形的微观结构。由于无定形的碳材料抑止电化学嵌/ 脱镁离子充放电循环过程中MoS2纳米材料的团聚和粉化，增强了电极结构的稳 定性，改善了其循环性能。本专利技术作为制备电化学嵌/脱镁离子的电极的活性物质的纳米复合材料中， 无定形的MoS2为纳米须状的形貌，并高度分散在无定形的碳材料中。这样嵌镁 离子不仅可以电化学嵌入在无定形MoS2纳米材料中，也可以电化学嵌入在无定 形MoS2纳米材料与无定形的碳材料之间相互形成层间，也就是还可以插入在 S-Mo-S与碳形成的层间。这是由于MoS2和碳材料都是典型的层状结构，当纳 米须状的MoS2高度分散在碳材料中间会产生大量的S-Mo-S与碳之间形成的层 间。所以，本专利技术用MoS2与碳的纳米复合材料为电活性物质制备的电化学嵌/ 脱镁离子电极具有高的可逆容量。由于无定形的活性物质对电化学充放电循环过程中体积的变化具有较高的 忍耐性，因此由无定形的MoS2纳米材料与无定形的碳材料复合的纳米复合材料 有利于改善其循环稳定性能。因此，本专利技术用无定形的MoS2与无定形的碳的纳米复合材料为活性物质制 备的电化学嵌/脱镁离子电极能够具有较高的可逆容量和良好的循环稳定性能。 附图说明图l是MoS2与碳的纳米复合材料的XRD图，其中 a为碳的质量含量30.1%的纳米复合材料 b为碳的质量含量60.3%的纳米复合材料 c为碳的质量含量41.1%的纳米复合材料 d为碳的质量含量20.3%的纳米复合材料。 图2是没有添加葡萄糖水热合成MoS2样品的XRD,其中 (A)为热处理前的MoS2， (B)为热处理的MoS2。 图3是MoS2与碳的纳米复合材料的TEM图，其中(a) 为碳的质量含量30.1%的纳米复合材料(b) 为碳的质量含量60.3°/。的纳米复合材料(c) 为碳的质量含量41.1%的纳米复合材料(d) 为碳的质量含量20.3%的纳米复合材料。具体实施本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电化学嵌／脱镁离子电极，其特征在于该电极的活性物质为无定形的ＭｏＳ↓［２］与无定形的碳的纳米复合材料，其余为乙炔黑和聚偏氟乙烯，各组分的质量百分比含量为：纳米复合材料活性物质８０～９０％，乙炔黑５～１０％，聚偏氟乙烯５～１０％，其中，纳米复合材料活性物质中无定形碳的质量百分比为２０％～６０％，其余为无定形的ＭｏＳ↓［２］。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李辉，陈卫祥，马琳，赵杰，常焜，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]
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