[发明专利]二元金属硫化物在可充镁电池中的应用方法

说明书

技术领域

本发明涉及二元金属硫化物在可充镁电池电池中的应用方法，尤其涉及二元金属硫化物在可充镁电池正极材料中的应用方法，属于可充镁电池领域。

背景技术

随着人类对能源需求的日益增长和对社会经济可持续发展要求的不断提高，高性能、低成本的绿色电源越来越受到人们的重视，其中以锂离子电池为代表的二次电池越来越广泛的被研究和应用。然而，由于锂的强活泼性，锂二次电池用于大容量储电时，难以保证安全问题。金属镁的离子半径、化学性质和锂相似；与锂相比，镁虽然电极电位较高(锂为-3.03V，镁为-2.37V(酸性)、-2.69V(碱性))、理论比容量较低(锂为3862mAh·g^-1，镁为2205mAh·g^-1)，但储量丰富、价格低廉、易加工处理，以镁作为负极的可充镁电池能够解决锂电池大容量储电时的安全性问题，因此以镁作为负极的可充镁电池成为了一种新型电池体系的研究热点。以色列科学家Aurbach等人的研究成果表明，可充镁电池在价格和安全上具有显著的优势，是一种极具发展性的绿色环保电池，有望成为新一代高容量、大输出功率的动力电池体系，使价格低廉、使用安全的大型动力电池真正走入人们的生活(AurbachD，Lu Z，Schechter A，et al.Prototype systems for rechargeable magnesium batteries.Nature，2000，407：724-727)。然而，由于Mg²⁺的离子半径小、电荷密度大，溶剂化现象，Mg²⁺很难嵌入到一般的基质材料中；而且Mg²⁺在嵌入材料中的移动也较困难(Levi E，Gofer Y，Aurbach D.On the way to rechargeable Mg batteries：Thechallenge of new cathode materials.Chemistry of Materials，2010，22：860-868)。

目前适用于可充镁电池的正极材料较少，D.Aurbach等人研究的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，以Mg(AlCl₂BuEt)₂/四氢呋喃溶液作为电解液，其实际放电容量可达到100mAh/g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。(Levi D，Lancry E，Gizbar H，et.al.Kinetic and thermodynamic studies of Mg²⁺and Li⁺ioninsertion into the Mo6S8chevrel phase.J.Electrochem.Soc.，2004，151(7)：A1044-A1051)，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(60h)合成，且铜元素需要在过程中沥出，步骤繁琐。

二元金属硫化物电极材料种类繁多，它们一般具有较大的理论比容量和能量密度，并且导电性好，价廉易得，化学性质稳定，安全无污染。由于仅含两种元素，二元金属硫化物的合成较为简单，可用常见的机械研磨法、高温固相法、电化学沉积、液相合成等方法合成。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种制备简单、原料丰富、价格低廉、以二元金属硫化物为正极材料的可充镁电池及制备方法。

为了实现上述目的，本发明提供了一种二元金属硫化物在可充镁电池中的应用方法。具体地，本发明采用二元金属硫化物作为可充镁电池的正极材料，其目的在于拓宽二元金属硫化物在电池中的应用，以及提高可充镁电池的性能。

一方面，本发明提供一种二元金属硫化物在可充镁电池中的应用，在该可充镁电池中，二元金属硫化物作为可充镁电池的正极材料。其中，二元金属硫化物优选为硫化镍、硫化锰、硫化钴、硫化铁、硫化锡、硫化钨、硫化锌、硫化钒中的一种。

另一方面，本发明还提供了一种二元金属硫化物在可充镁电池中的应用方法，包括如下步骤：

步骤一、将二元金属硫化物研细；

步骤二、将导电剂和粘结剂加入到步骤一的二元金属硫化物中，搅拌均匀后涂覆在集流体上；