[发明专利]用于高性能镁锂双盐离子电池的柔性正负极材料及其制备方法

说明书

用于高性能镁锂双盐离子电池的柔性正负极材料及其制备方法，包括柔性正极材料和负极材料，所述柔性正极材料包含碳布，复合材料为xMoS₂‑yCuS‑zEG，其中x取值范围为70％～90％，y的取值范围为5％～15％，z的取值范围为5％～15％，所述MoS₂，CuS和EG通过一步水热法原位生长合成，同时碳布集流体在水热过程中加入，使得复合材料可以均匀紧密地负载在碳布上，所述负极材料为液相还原法制备的纳米Mg与PEDOT:PSS混合旋涂成膜，纳米Mg的含量为50％，纳米Mg与PEDOT:PSS形成的膜具备超高的导电性能，显著增强了镁锂双盐电池电极材料的导电性和结构稳定性。

技术领域

本发明涉及二次电池技术领域，特别涉及用于高性能镁锂双盐离子电池的柔性正负极材料及其制备方法。

背景技术

在目前的电池市场中最常见的离子电池是锂离子电池，它能量密度高、动力学性能好、无记忆效应、循环使用次数多、对环境友好，自诞生以来得到了研究人员和消费市场的青睐。但是，随着锂离子电池的发展，其弊端也逐渐显露。由于在充放电过程中易生成锂枝晶，导致锂离子电池安全可靠性低，需要复杂的保护线路。更重要的是，锂在地球上的储量低导致其价格昂贵，这也是制约锂离子电池快速发展的重要因素。

相较于锂离子电池，镁离子电池的优势十分明显：(1)镁元素在地球上含量十分丰富，几乎是锂元素的一千倍，目前来看它不会存在短缺的问题，成本也比较低廉，是十分理想的电池以及电极材料；(2)金属镁稳定性好，镁的化合物无毒或低毒，并且充放电过程中不产生枝晶，从而大大提高镁离子电池的稳定性和安全性；(3)镁离子迁移时带有两个电荷，因此镁离子电池具有更高的能量密度，这意味着基于镁离子电池的产品可以工作更长的时间。但是，由于电荷密度较大的二价镁离子与电极材料之间的库仑相互作用较强，且镁离子具有较强的极化作用，导致了镁离子在材料晶格中扩散困难，导致实际上镁离子电池的比容量和倍率性能较差。

研究学者们结合锂离子电池和镁离子电池的优点尝试构建镁锂双盐电池，一方面采用金属镁/镁合金作为负极，另一方面由电解液中的锂离子来完成在正极材料中的快速脱嵌，从而获得了较高的电池容量和优异的倍率性能和循环稳定性。因此，作为镁锂双盐电池的正极材料就需要具备良好的可逆嵌锂能力、导电性能和结构稳定性，其负极材料需要具有良好的可逆溶出沉积镁的能力。然而，目前作为正极嵌锂材料主要研究对象的MoS₂基材料导电性和结构稳定性较差，作为负极材料的纯镁和镁合金在充放电时表面易钝化，造成负极材料活性较低，使得镁锂双盐电池的电化学性能不足以满足目前动力电池的要求。同时，常用的金属集流体铜箔和铝箔抗腐蚀性较差，在电池充放电过程中生成的部分放电产物或者电解质将刻蚀金属集流体，从而降低电池性能。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供用于高性能镁锂双盐离子电池的柔性正负极材料及其制备方法，显著增强了镁锂双盐电池电极材料的导电性和结构稳定性。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

用于高性能镁锂双盐离子电池的柔性正负极材料，包括柔性正极材料和负极材料，所述柔性正极材料包含碳布(60wt.％)，复合材料为xMoS₂-yCuS-zEG(wt.40％)，其中x取值范围为70％～90％，y的取值范围为5％～15％，z的取值范围为5％～15％，所述MoS₂，CuS和EG通过一步水热法原位生长合成，同时碳布集流体在水热过程中加入，使得复合材料可以均匀紧密地负载在碳布上，所述负极材料为液相还原法制备的纳米Mg与PEDOT:PSS混合旋涂成膜，纳米Mg的含量为50％，纳米Mg与PEDOT:PSS形成的膜具备超高的导电性能。

用于高性能镁锂双盐电池的柔性正负极材料制备方法，包括以下步骤；

包括镁锂双盐电池的柔性正极材料制备和镁锂双盐电池的柔性负极材料制备；

所述镁锂双盐电池的柔性正极材料制备包括以下步骤；