[发明专利]一种二硫化物在可充镁电池中的应用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电池正极材料的应用方法，尤其涉及一种二硫化物在可充镁电池中的应用方法，属于可充镁电池领域。

背景技术

随着科技进步和社会发展，具有高能量密度和循环性能的锂离子电池是近年来的应用和研究热点，成为人们日常生活中不可或缺的一部分，在笔记本、手机中得到了大规模的应用。由于锂的强活泼性，锂离子电池用于大容量储电时，容易产生安全隐患，因此更为廉价、环境友好及大容量的二次电池开发引起人们的注意。

镁的离子半径、化学性质和锂有许多相似之处，且具有价格便宜、安全性高及环境友好等优点；在元素周期表中镁和锂处于对角线位置，它们具有类似的原子半径和化学性质，与金属锂相比，镁的熔点（648.8℃）比锂的熔点（180.5℃）要高的多，活泼性较差，储存更为安全。虽然质量比容量没有锂（3862mAh·g^-1）那么高，但也相当可观（2205mAh·g^-1），所以以镁为负极的可充镁电池越来越受到人们的关注。相对于Li⁺，Mg²⁺电荷密度较大，溶剂化较为严重，因而Mg²⁺比Li⁺较难嵌入到一般的基质材料中，Mg²⁺在嵌入材料中的移动也较困难，因此正极材料是可充镁电池研究的重点。

对可充镁电池来说，正极材料大都为无机过渡金属化合物，主要为氧化物、硫化物、硼化物、聚阴离子化合物以及含硫导电材料等。过渡金属硫化物在工业和生物学方面起着重要的作用。在工业方面，它们被广泛地用于催化、润滑等领域。在许多生物体系中，硫与过渡金属配位形成的金属硫化物是反应的活性部位。另外，在二次电池领域，过渡金属硫化物被认为是一种典型的嵌入/脱出基质材料。作为可充镁电池的硫化物正极材料主要有Chevrel相的硫化物和二维的层状硫化物。D.Aurbach等人（Levi D,Lancry E,Gizbar H,et.al.Kinetic and thermodynamic studies of Mg²⁺and Li⁺ion insertion into the Mo₆S₈chevrel phase.J.Electrochem.Soc.,2004,151(7):A1044-A1051）研究的Cheverel相硫化物Mo₆S₈是一种较好的Mg²⁺嵌/脱材料，其理论容量为122mAh·g^-1，以Mg(AlCl₂BuEt)₂/四氢呋喃溶液（其中Bu为丁基，Et为乙基）作为电解液，其实际放电容量可达到100mAh·g^-1左右，放电电压平台在1.2V和1.0V(vs.Mg)左右，循环次数可达2000次，但制备条件苛刻，合成过程需用三种元素（铜、钼、硫）的化合物在真空或氢气气氛下高温（1000℃）长时间（60小时）合成，且铜元素需要在过程中沥出，步骤繁琐。