一种用于高性能水系锌离子电池正极的制造技术

本发明专利技术公开了一种用于高性能水系锌离子电池正极的

【技术实现步骤摘要】
一种用于高性能水系锌离子电池正极的Au/Co
‑
MoS2复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于水系锌离子电池
，具体涉及一种用于高性能水系锌离子电池正极的
Au/Co
‑
MoS2复合材料及其制备方法
。

技术介绍

[0002]水系锌离子电池
(ZIBs)
因其具有较高的理论比容量，高安全性，低成本等优点受到广泛的关注
。
其中正极活性物质在整个水系锌离子电池体系中起着重要作用，然而目前所开发的如钒基材料
、
锰基材料
、
普鲁士蓝及其衍生物等正极材料都存在导电性差，离子扩散动力学缓慢等问题，急需开发新型正极材料
。
[0003]MoS2纳米材料具有较大的比表面积，丰富的表面活性位点等优势，在储能领域备受关注，
MoS2具有多种结构，包括
1T
‑
MoS2、2H
‑
MoS2、3R
‑
MoS2。
相较于常见的具有半导体性质的
2H
相，金属相的
1T
‑
MoS2具有更好的电化学性能：
(1)
更高的导电率
(
比
2H
相高出
107倍
)
；
(2)
具有丰富的
Mo
‑
Mo
键，有利于储存电子，等
。
然而在热力学中<br/>1T
‑
MoS2处于亚稳态，难以获取，并且在水系锌离子电池中受限于不稳定的状态，作为正极活性物质时，会表现出较低的容量
。
传统
2H
‑
MoS2在电池正极材料中早有应用，
&lt;Investigation of zinc ion storage of transition metal oxides,sulfides,and borides in zinc ion battery systems&gt;
和
&lt;Ultrasmall few
‑
layered MoS2nanosheets anchored on flower
‑
like hierarchical carbons as a long
‑
life electrode for lithium storage&gt;
均提出了将
2H
‑
MoS2作为正极活性物质应用在储能领域中，但都出现了正极容量较低的问题
。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对现有技术中的问题，公开了一种用于高性能水系锌离子电池正极的
Au/Co
‑
MoS2复合材料的制备方法，通过在
MoS2中引入
AuCo
单金属，在电池性能上，电导率有所提升，在首次充放电容量上有明显的提高
。
[0005]本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0006]一种用于高性能水系锌离子电池正极的
Au/Co
‑
MoS2复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0007]步骤一：将金属相正极材料
1T
‑
MoS2分散到溶剂中得到混合液，将混合液均匀涂敷在泡沫金属网上；
[0008]步骤二：采用步骤一中涂覆后的泡沫金属网作为工作电极，采用钴盐作为电解液，进行电沉积，得到
1T
‑
MoS2@Co
；
[0009]步骤三：对步骤二得到的
1T
‑
MoS2@Co
进行喷金处理得到前驱体；
[0010]步骤四：对步骤三得到的前驱体进行热处理，得到
1T
‑
MoS2@Au/Co。
[0011]本专利技术首先进行电沉积，然后进行喷金，
Au
具有较强的催化活性，在外表面可以和电解液接触，加快反应，进行先喷金后沉积效果差
。
[0012]作为进一步方案，所述金属相正极材料
1T
‑
MoS2制备方法包括如下步骤：
[0013]S11
：将钼源和硫源溶于酸溶液，搅拌得到混合溶液；
[0014]S12
：将所得混合溶液加热，反应结束后收集底部沉淀，洗涤，冷冻干燥，得到金属相正极材料
1T
‑
MoS2。
[0015]冷冻干燥可以保证材料结构完整，
1T
‑
MoS2是亚稳态，结构容易变化，常规高温干燥可能会导致其结构变化，发生相变
。
[0016]作为进一步方案，所述
S11
步骤中，钼源包括钼酸铵
、
七钼酸铵
、
钼酸钠中的至少一种，硫源包括硫代乙酰胺
、
硫脲中的至少一种
。
[0017]作为进一步方案，所述钼源和硫源按照
Mo
和
S
的物质的量比为1：2‑
8。
[0018]作为进一步方案，所述酸溶液为乙酸
、
柠檬酸中的至少一种，所述酸溶液的浓度为
0.05
‑
0.1mol/L。
[0019]作为进一步方案，所述
S12
步骤中，加热温度为
170
～
190℃
，加热时间为
10
～
30min。
[0020]作为进一步方案，所述步骤一中，溶剂为萘酚
。
作为进一步方案所述泡沫金属网的材质为
Ni、Fe
中的至少一种
。
[0021]作为进一步方案，所述步骤二中，采用铂片或石墨作为对电极
。
[0022]作为进一步方案，所述钴盐为氯化钴
、
草酸钴
、
碳酸钴
、
硫酸钴
、
硝酸钴
、
醋酸钴中的至少一种，所述钴盐的浓度为
0.01
‑
0.5mol/L。
电解液浓度会影响镀层质量，包括平整度
、
枝晶生长等，本专利技术采用适宜的浓度，提高镀层平整度
。
[0023]作为进一步方案，所述电解液中还添加有
pH
调节剂，所述
pH
调节剂为
NH4Cl、(NH4)2SO4中的至少一种；所述
pH
调节剂的浓度为
0.1
‑
5mol/L。
[0024]作为进一步方案，所述电沉积的电流密度为2‑
3Acm2，所述电沉积时间为
80
～...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种用于高性能水系锌离子电池正极的
Au/Co
‑
MoS2复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：将金属相正极材料
1T
‑
MoS2分散到溶剂中得到混合液，将混合液均匀涂敷在泡沫金属网上；步骤二：采用步骤一中涂覆后的泡沫金属网作为工作电极，采用钴盐作为电解液，进行电沉积，得到
1T
‑
MoS2@Co
；步骤三：对步骤二得到的
1T
‑
MoS2@Co
进行喷金处理得到前驱体；步骤四：对步骤三得到的前驱体进行热处理，得到
1T
‑
MoS2@Au/Co。2.
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述金属相正极材料
1T
‑
MoS2制备方法包括如下步骤：
S11
：将钼源和硫源溶于酸溶液，搅拌得到混合溶液；
S12
：将所得混合溶液加热，反应结束后收集底部沉淀，洗涤，冷冻干燥，得到金属相正极材料
1T
‑
MoS2。3.
根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述
S11
步骤中，钼源包括钼酸铵
、
七钼酸铵
、
钼酸钠中的至少一种，硫源包括硫代乙酰胺
、
硫脲中的至少一种；所述钼源和硫源按照
Mo
和
S
的物质的量比为1：2‑8；所述酸溶液为乙酸
、
柠檬酸中的至少一种，所述酸溶液的浓度为
0.05
‑
0.1mol/L。4.
根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述
S12
步骤中，加热温度为
170
～
190℃
，加热时间为
10
～
30min。5.
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，溶剂为萘酚；所述泡沫金属网的材质为
Ni、Fe

【专利技术属性】
技术研发人员：王思邈，曹文卓，闫昭，李婷，
申请(专利权)人：宜宾南木纳米科技有限公司，
类型：发明
国别省市：