[发明专利]一种三元金属氧化物复合MXene材料及其在锂硫电池中的应用

摘要

本发明涉及一种锂硫电池正极材料用三元金属氧化物复合MXene材料及其制备方法。在氢氟酸溶液中刻蚀处理得到MXene，通过水热反应制备NiCo₂O₄复合MXene材料，再经过球磨和热融法掺硫制备硫‑NiCo₂O₄‑MXene复合材料，即三元金属氧化物复合MXene材料。MXene的二维片层结构不仅利于电解质离子快速地在层间扩散，提供优异的倍率性能，而且为活性物质的储存提供了更多的空间，增加了电极的稳定性。而三元金属氧化物NiCo₂O₄的引入，促进表面的极性活性位点吸附多硫化锂，提高了对活性物质硫的利用率，并可以实现对MXene进行扩层，带来更大的体积膨胀缓冲空间以及更优异的电化学性能。

主权项

1.一种三元金属氧化物复合MXene材料的制备方法，包括以下步骤：步骤（1），制备MXene：将研磨过的MAX相陶瓷粉体浸入HF溶液，升温至50～90℃，磁力搅拌12～24小时，之后离心分离取得产物，用去离子水洗涤至中性，置于烘箱中60～80℃干燥12～24小时即得MXene；步骤（2），制备NiCo2O4‑MXene复合材料：取步骤（1）中制备的MXene1～2g，0.5～1g乙酸镍，0.5～1g乙酸钴，置于100～150mL去离子水中，搅拌均匀，然后将混合溶液转移至200mL反应釜中，加热进行水热反应，冷却后，离心获得产物并用去离子水反复洗涤，再置于60℃烘箱中干燥12小时，经高温焙烧，冷却后即可获得NiCo2O4‑MXene复合材料；步骤（3），制备硫‑NiCo2O4‑MXene复合锂硫电池正极材料：将步骤（2）中制得的NiCo2O4‑MXene复合材料和纯相纳米硫粉按照质量比为1：2～5放入球磨罐内，使用行星式球磨机在转速为500～800r/min条件下混合处理3～5h，将球磨后得到的混合物放入管式炉中，在氮气保护下进行热处理，热处理8～24h，得到硫‑NiCo2O4‑MXene复合材料。