[发明专利]一种二硫化钼微胶囊的制备方法、镁离子电池正极、镁离子电池

说明书

本发明公开了一种二硫化钼微胶囊的制备方法、镁离子电池正极、镁离子电池，首先通过水热法得到MoS₂纳米球，再通过液驱同轴流动聚焦技术将MoS₂纳米球封装进胶囊内部，经碳化处理，得到导电性能好、包覆率高的电极材料，解决了胶囊材料负载低、可控性差的问题，应用于镁离子电池正极，具有较高的放电容量，兼具长期循环稳定性。

技术领域

本发明涉及储能材料技术领域，特别涉及一种二硫化钼微胶囊的制备方法、镁离子电池正极、镁离子电池。

技术背景

日益增长的能源需求刺激了先进能源存储设备的广泛发展。锂离子电池作为一种主要的能源载体，在日常生活和现代工业中得到了广泛的应用。然而，锂资源的短缺和电池运行过程中金属锂枝晶的形成所带来的固有安全问题等弊端，阻碍了锂电池的可持续发展。因此，越来越多的研究人员将目光转向了开发其他可充电金属离子电池。

近年来，人们对Mg离子电池展现出极大兴趣，其具有较大理论比容量(2205mAh g^-1)，负电位高，良好的操作安全性，环境友好性，巨大的材料丰富性和低廉的价格，在大规模应用领域中显示出潜力，它们被认为是电动汽车最有前景的绿色电源。然而到目前为止，研究镁离子电池仍处于起步阶段。阻碍镁离子电池实际使用的障碍主要有：1)在正极材料中Mg的插入和扩散动力学缓慢；2)Mg²⁺阳离子极化能力强，导致负极与电解质不相容。因此，寻找合适的正极和较少钝化的负极/电解液是非常有必要的。研究人员Aurbach等人在2000年将Chevrel相Mg_xMo₃S₄正极与0.25M Mg(AlCl₂EtBu)₂/THF电解液相结合，取得了优异的镁嵌入/脱嵌性能，将Mg离子电池的发展推向了一个新的水平。

然而镁离子电池由于循环性能差，实际放电容量较低，促进镁离子电池进步的关键是发展合适的正极和较少的钝化负极材料，使其具有合理的容量和循环能力。

作为一种典型的层状过渡金属，MoS₂一直被认为是一种多功能的能源相关应用材料。二硫化钼的结构类似于石墨烯，它由三个堆叠的原子层(S-Mo-S)组成：两个S原子和一个Mo原子夹在中间，三层由弱范德华相互作用叠加在一起，这种层状结构使Mg²⁺离子的插入和提取变得方便。值得注意的是，形貌和结构对电极材料的电化学性能有显著的影响。具有特殊形貌的MoS₂的控制合成及其与形状有关的性质的研究引起了人们的广泛关注，而与碳涂层的结合可以极大地丰富MoS₂的电化学性能。

微囊化提供了一种特殊了碳包覆手段，传统的有乳化法、逐层组装技术、原位聚合、复合凝聚等。虽然这些方法各有其优点，但也存在一定的局限性，在包覆的过程中，应用的单体反应性强，且常受副反应的影响，对温度和pH值也非常敏感，导致难以控制一致的微胶囊形成，封装效率也较低。

发明内容

鉴于现有技术存在的不足，本发明提供了一种二硫化钼微胶囊制备方法、镁离子电池正极、镁离子电池。本发明首先通过水热法得到MoS₂纳米球，再通过液驱同轴流动聚焦技术将MoS₂纳米球封装进胶囊内部，经高温碳化后得到MoS₂微胶囊，并将其应用于镁离子电池正极、镁离子电池。本发明针对MoS₂微胶囊导电性差，负载量低的缺陷，提供了一种实验装置简单可靠、粒径均匀、重现性好、能实时操控的胶囊材料制备方法，胶囊材料包裹率高、循环稳定性好、倍率性能高。

本发明采取的技术方案为：

一种二硫化钼微胶囊的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：