[发明专利]一种镁二次电池正极材料MXene-Ti3

说明书

一种镁二次电池正极材料MXene‑Ti₃C₂/TiS₂及其制备方法，是以二维材料MXene‑Ti₃C₂为基底，层状结构的TiS₂负载在MXene‑Ti₃C₂片层之中。与现有的技术相比，本发明的有益效果是：本发明一种镁二次电池正极材料MXene‑Ti₃C₂/TiS₂及其制备方法，将TiS₂负载在MXene‑Ti₃C₂片层中，为镁离子的嵌入和脱出建立了可支撑通道。与现有的镁二次电池正极材料相比，充放电容量高出15％‑25％，循环性能也得到很大的提高，库仑效率接近100％。

技术领域

本发明涉及镁电池的正极材料，尤其涉及一种镁二次电池正极材料MXene-Ti₃C₂/TiS₂及其制备方法。

背景技术

镁二次电池是近年发展起来的一种新型可充电池，具有能量密度高、资源丰富、成本低、环境友好、安全性高等优点。与锂电池相比有极大的优势，在未来极有可能取代锂电池成为应用广泛的能源。目前，关于镁二次电池的研究还处于起步阶段，主要集中在正极材料和电解液的研究。镁二次电池中，二价镁离子电荷密度高、极化作用强，在材料中扩散速率较慢，适合其嵌入的正极材料较少，严重阻碍了镁二次电池的发展和应用。关于镁二次电池正极材料的报道不断增加，对正极材料的探究和改进一直是镁二次电池的研究热点。

目前镁电池正极材料主要集中在具有层状结构的过渡金属氧化物、硫化物、和硒化物以及橄榄石状结构的聚阴离子型化合物，还有其他一些尖晶石结构和块状堆积结构的化合物。尽管人们对各种材料进行了大量的镁离子嵌入尝试，但是储镁性能均不太理想，都存在着充放电容量低、容量衰减严重的问题。

综上所述，镁电池正极材料的选择非常有限，严重阻碍了镁二次电池的进一步发展，亟待开发新的镁电池正极材料。

发明内容

本发明的目的是，提供一种镁二次电池正极材料MXene-Ti₃C₂/TiS₂及其制备方法，将 TiS₂负载在MXene-Ti₃C₂片层中，为镁离子的嵌入和脱出建立了可支撑通道。与现有的镁二次电池正极材料相比，充放电容量高出15％-25％，循环性能也得到很大的提高，库仑效率接近100％。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种镁二次电池正极材料MXene-Ti₃C₂/TiS₂，是以二维材料MXene-Ti₃C₂为基底，层状结构的TiS₂负载在MXene-Ti₃C₂片层之中。

一种镁二次电池正极材料MXene-Ti₃C₂/TiS₂的制备方法，该方法首先通过化学液刻蚀法制备出二维材料MXene-Ti₃C₂，以其为基底采用水热法将层状结构TiS₂负载在MXene-Ti₃C₂片层之中，作为镁电池的正极材料，具体方法如下：

首先将MXene-Ti₃C₂超声30-60min，分散均匀后，加入TiS₂并充分搅拌2-5h，最后将上述混合溶液转移到水热反应釜中190-210℃反应20-30h；待反应结束后，将所得分散液用蒸馏水和酒精交替洗涤5-9次，将所得沉淀90-120℃真空干燥10-15h待用。