基于自支撑高载硫柔性制造技术

本发明专利技术提供基于自支撑高载硫柔性

【技术实现步骤摘要】
基于自支撑高载硫柔性MXene复合电极及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于复合电极制备领域，涉及一种基于自支撑高载硫柔性
MXene
复合电极及其制备方法和应用
。

技术介绍

[0002]随着便携式电子产品市场的不断发展，柔性储能系统得到了迅速发展，开发高能量密度的柔性电池势在必行
。1)
锂硫电池由于其理论能量密度高
、
成本低
、
无毒等优点而备受关注，但硫及其还原产物
Li2S2、Li2S
电导率差；
2)
多硫化物
(LiPs)
引起的快速容量衰减；
3)
硫阴极的低面积
/
体积能密度，严重阻碍了锂电池的实际应用
。
如何实现锂硫电池的高面容量和高体积容量，同时又能保持柔性和机械稳定的特性，是便携式存储应用面临的挑战
。
为解决以上问题，已有专利
CN201711146943.5
经高温碳化合成多孔碳材料来增加硫正极的导电性和抑制体积膨胀，但其面容量和体积容量较低，应用前景不高；专利
CN202210558101.5
公开了一种具有核壳结构的柔性自支撑锂硫电池正极薄膜及制备方法，但该制备方法先得到金属硫化物
‑
聚吡咯管，后于
MXene
物理混合分散，抽滤成膜，由于没有
MXene
参与到化学反应过程，因此
MXene
与金属硫化物间是物理作用范畴，属于弱作用力，导致其制备的电池稳定性较差；并且该制备方法采用的冷冻干燥，虽然一定程度上增加了正极薄膜的孔隙率，但也降低了体积比容量值
。
[0003]目前亟待解决锂硫电池低面容量和低体积容量等技术问题，提供一种高面容量和高体积容量，同时又能保持柔性和机械稳定的复合电极
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于自支撑高载硫柔性
MXene
复合电极及其制备方法和应用，包括如下技术方案：采用
MXene
作为硫载体，提高硫正极材料的导电性和柔性，并且金属化合物一起包含其中，对提高锂硫电池的稳定性具有极大的帮助，为进一步提高高载硫电极的柔性，引入了
MXene
与金属化合物的很强的相互作用力
。
与其他硫载体不同的是，此载体比表面积
/
孔隙率低，对高体积容量有极大的贡献
。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下方案来实现：
[0006]第一方面，本专利技术提供一种基于自支撑高载硫柔性
MXene
复合电极的制备方法，包括以下步骤：
[0007]S1、
将
MXene
和金属盐分散于溶剂中，得到分散液
A
，再加入表面活性剂，形成混合液
B
；
[0008]S2、
将硫粉溶于溶剂，加入连接剂，形成混合液
C
；
[0009]S3、
将混合液
C
加入到混合液
B
中，混合得到
MXene
复合分散液；
[0010]S4、
对步骤
S3
中的
MXene
复合分散液进行加热反应，冷却后制膜，得到载硫柔性
MXene
复合电极
。
[0011]作为本专利技术的一个实施方案，步骤
S1
中，所述
MXene
为二维材料
。
[0012]作为本专利技术的一个实施方案，步骤
S1
中，所述
MXene
包括
Ti3C2T
x
、Ti2CT
x
、Mo2CT
x
、Nb2CT
x
、V2CT
x
中的至少一种
。
[0013]作为本专利技术的一个实施方案，步骤
S1
中，所述金属盐包括钼酸钠
、
硝酸钴
、
醋酸钴
、
钼酸铵
、
氯化铁，氯化镍
、
氯化钴中的至少一种
。
[0014]作为本专利技术的一个实施方案，步骤
S1
中，所述溶剂包括水
、
二甲基甲酰胺
、N
‑
甲基吡咯烷酮
、
乙腈
、
乙二胺
、
氨水中的至少一种
。
[0015]作为本专利技术的一个实施方案，步骤
S1
中，分散液
A
中
MXene
的浓度为
0.5
～
5mg/mL。
[0016]作为本专利技术的一个实施方案，步骤
S1
中，分散液
A
中金属盐的浓度为1～
100mM。
[0017]作为本专利技术的一个实施方案，步骤
S1
中，所述表面活性剂包括阳离子表面活性剂
、
阴离子表面活性剂中的一种或多种；表面活性剂的分子量为3‑
300
万
。
[0018]作为本专利技术的一个实施方案，步骤
S1
中，所述表面活性剂包括聚丙烯酰胺
、
十二烷基磺酸钠
、
曲拉通
X
‑
100、
十二烷基苯磺酸钠
、
聚乙烯吡咯烷酮中的一种或多种
。
[0019]作为本专利技术的一个实施方案，步骤
S1
中，表面活性剂的加入量为混合液
B
总质量的1‑5％
。
[0020]作为本专利技术的一个实施方案，步骤
S2
中，所述连接剂包括乙醇
、
甲醇
、
二硫化碳
、
甲酸中的至少一种
。
[0021]作为本专利技术的一个实施方案，步骤
S2
中，所述硫粉与连接剂的加入量为
200
‑
600mg
：
1ml。
[0022]在一些优选实施例中，所述硫粉与连接剂的用量比为
290
‑
415mg
：
1ml。
[0023]本专利技术中，连接剂具有很强的相互作用力，含有
C
‑
S
键，
C
‑
O
‑
S
键
,C
‑
C
键等作用键
。
[0024]作为本专利技术的一个实施方案，步骤
S3
中，混合的方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于自支撑高载硫柔性
MXene
复合电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、
将
MXene
和金属盐分散于溶剂中，得到分散液
A
，再加入表面活性剂，形成混合液
B
；
S2、
将硫粉溶于溶剂，加入连接剂，形成混合液
C
；
S3、
将混合液
C
加入到混合液
B
中，混合得到
MXene
复合分散液；
S4、
对步骤
S3
中的
MXene
复合分散液进行加热反应，冷却后制膜，得到载硫柔性
MXene
复合电极
。2.
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤
S1
中，所述
MXene
包括
Ti3C2Tx、Ti2CTx、Mo2CTx、Nb2CTx、V2CTx
中的至少一种
。3.
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤
S1
中，所述金属盐包括钼酸钠
、
硝酸钴
、
醋酸钴
、
钼酸铵
、
氯化铁，氯化镍
、
氯化钴中的至少一种
。4.
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤
S1
中，分散液
A
中
MXene
的浓度为
0.5
～
5mg/mL
；分散液
A
中金属盐的浓度为1～
100mM。5.
根据权利要求1所述的制备方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏浩，文逸豪，胡南滔，
申请(专利权)人：芩洋科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：