本申請涉及電池材料，尤其涉及一種mxene基復合正極材料的制備方法，還涉及該mxene基復合正極材料的應用。

背景技術：

1、鋰硫電池(lsbs)的正極材料硫或硫基復合材料憑借其高能量密度和理論比容量，成為近年來儲能領域的研究重點。但其仍然存在一些導致電池循環(huán)性能和倍率性能差的缺點，例如：硫及其放電產物li2s導電性能極差，會導致較大的電化學極化和電池阻抗；多硫化物在電解液中擴散和遷移產生“穿梭效應”沉積到負極，腐蝕金屬鋰，使活性物質嚴重損失；由于硫和硫化鋰的密度存在差異，在循環(huán)過程中硫負極會發(fā)生嚴重的體積膨脹，造成電極結構的破壞。

2、為了解決以上問題，研究人員采用比表面積高、結構可控、導電性能優(yōu)異的碳材料用于構建新型的硫復合電極材料。但是，非極性的碳材料與極性多硫化物之間的弱相互作用力不足以阻止多硫化物的“穿梭效應”。此外，碳基材料與多硫化物之間的親和力較差，阻礙了界面電荷的傳輸，減緩了多硫化物的反應動力學。因此，亟需尋找高能量密度和長循環(huán)壽命的正極材料以滿足當前社會發(fā)展的需求。

技術實現(xiàn)思路

1、本申請實施例通過提供一種mxene基復合正極材料的制備方法，旨在解決現(xiàn)有技術下制備的鋰硫電池循環(huán)和倍率性能差的技術問題。

2、本申請實施例還提供一種mxene基復合正極材料的應用。

3、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實施例的技術方案是：

4、第一方面，本發(fā)明實施例公開了一種mxene基復合正極材料的制備方法，包括步驟：

5、將mxene(ti3c2tx)納米片超聲分散在去離子水中，得到mxene水分散液；

6、將co(no3)2·6h2o和zn(no3)2·6h2o溶解在甲醇中，混合均勻，得到co(no3)2·6h2o/zn(no3)2·6h2o/甲醇溶液；

7、將咪唑類化合物溶解在甲醇中，得到咪唑類化合物/甲醇溶液；

8、將所述co(no3)2·6h2o/zn(no3)2·6h2o/甲醇溶液逐滴加入所述mxene水分散液，混合均勻，得到混合液-1；

9、氮氣氛下，將所述咪唑類化合物/甲醇溶液緩慢滴入所述混合液-1，得到混合液-2；

10、t1溫度下，使所述混合液-2發(fā)生原位生長反應，得到反應液-1；

11、將所述反應液-1離心、洗滌、干燥，t2溫度下焙燒，得到mxene/c-con；

12、將硫粉和所述mxene/c-con研磨混合，在t3溫度下熔融，得到mxene/c-con/s混合物；

13、t4溫度下，將所述mxene/c-con/s混合物真空干燥，即得mxene/c-con/s復合電極材料。

14、結合第一方面，在一種可能的實施方式中，所述咪唑類化合物包括咪唑、2-甲基-1h-咪唑、2-甲基咪唑、2-甲酰基咪唑、2-(2-吡啶)-苯并咪唑中的一種或幾種混合。

15、結合第一方面，在一種可能的實施方式中，所述mxene水分散液的濃度為0.1-200mg/ml。

16、結合第一方面，在一種可能的實施方式中，所述co(no3)2·6h2o、zn(no3)2·6h2o和甲醇的添加比例為1:0.5-4:50，g:g:ml。

17、結合第一方面，在一種可能的實施方式中，所述咪唑類化合物和甲醇的添加比例為0.1-5:50，g:ml。

18、結合第一方面，在一種可能的實施方式中，所述發(fā)生原位生長反應的t1溫度為10-45℃，時間為1-12h。

19、結合第一方面，在一種可能的實施方式中，所述焙燒的t2溫度為200-800℃，時間為1-6h。

20、結合第一方面，在一種可能的實施方式中，所述熔融的t3溫度為100-200℃，時間為1-16h。

21、第二方面，本發(fā)明實施例公開了一種電池正極，包括如上所述制備方法制得的mxene/c-con/s復合電極材料。

22、第三方面，本發(fā)明實施例公開了一種mxene基復合正極材料的應用，其特征在于，如上所述制備方法制得的mxene/c-con/s復合電極材料可應用于鋰硫電池領域。

23、本發(fā)明實施例中提供的技術方案，至少具有如下技術效果或優(yōu)點：

24、本發(fā)明的制備方法，通過在mxene片層上原位生長co-zn-mof制備鈷氮共摻雜的多孔材料mxene/c-con，并采用熔融擴散法負載硫得到mxene/c-con/s復合電極材料，大幅提高了復合電極材料的導電性，抑制多硫化物在電解液中擴散和遷移產生“穿梭效應”，有助于實現(xiàn)高能量密度和長循環(huán)壽命的正極材料的規(guī)?；a和應用。

技術特征：

1.一種mxene基復合正極材料的制備方法，其特征在于，包括步驟：

2.根據權利要求1所述的復合正極材料的制備方法，其特征在于，所述咪唑類化合物包括咪唑、2-甲基-1h-咪唑、2-甲基咪唑、2-甲?；溥?、2-(2-吡啶)-苯并咪唑中的一種或幾種混合。

3.根據權利要求1所述的復合正極材料的制備方法，其特征在于，所述mxene水分散液的濃度為0.1-200mg/ml。

4.根據權利要求1所述的復合正極材料的制備方法，其特征在于，所述co(no3)2·6h2o、zn(no3)2·6h2o和甲醇的添加比例為1:0.5-4:50，g:g:ml。

5.根據權利要求1所述的復合正極材料的制備方法，其特征在于，所述咪唑類化合物和甲醇的添加比例為0.1-5:50，g:ml。

6.根據權利要求1所述的復合正極材料的制備方法，其特征在于，所述發(fā)生原位生長反應的t1溫度為10-45℃，時間為1-12h。

7.根據權利要求1所述的復合正極材料的制備方法，其特征在于，所述焙燒的t2溫度為200-800℃，時間為1-6h。

8.根據權利要求1所述的復合正極材料的制備方法，其特征在于，所述熔融的t3溫度為100-200℃，時間為1-16h。

9.一種電池正極，其特征在于，包括如權利要求1-8任一項所述制備方法制得的mxene/c-con/s復合電極材料。

10.一種mxene基復合正極材料的應用，其特征在于，權利要求1-8任一項所述制備方法制得的mxene/c-con/s復合電極材料可應用于鋰硫電池領域。

技術總結
本申請公開了一種MXene基復合正極材料的制備方法及應用，包括：將MXene(Ti<subgt;3</subgt;C<subgt;2</subgt;T<subgt;x</subgt;)納米片超聲分散獲得MXene水分散液；在MXene納米片的片層表面原位生長鈷鋅雙金屬有機框架，焙燒，得到鈷氮共摻雜的多孔材料MXene/C?CoN；將硫化物和MXene/C?CoN混合，研磨后加熱干燥，得到MXene/C?CoN/S復合電極材料。本申請還公開了該復合正極材料的應用。本申請在MXene片層上原位生長Co?Zn?MOF制備MXene/C?CoN，并采用熔融擴散法負載硫得到MXene/C?CoN/S復合電極材料，大幅提高復合電極材料的導電性，抑制多硫化物在電解液中擴散和遷移產生“穿梭效應”。

技術研發(fā)人員：梁嘉杰,米曉茜,彭亞玲
受保護的技術使用者：徐州納烯新材料研究院有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/6/26