[发明专利]一种复合材料及其制备方法与应用

说明书

一种复合材料及其制备方法与应用，属于锂硫电池技术领域。所述复合材料的结构由内至外依次由XMoO₄层、YMoO₄层、ZMoO₄层组成，X、Y、Z均为二价过渡金属离子，选自Fe，Co，Ni，Cu，Mn，Zn，Mg，Ca，Ba中的任意一种，彼此之间互不相同；所述XMoO₄层、YMoO₄层、ZMoO₄层的质量百分比分别为a％，b％，c％，a≥b≥c，a+b+c＝100。所述复合材料应用于锂硫电池正极材料中。本发明的复合材料具有梯度结构，在与硫复合时，内层含有最多的硫，外层含有最少的硫，实现多硫离子的梯度截留，有利于实现高容量和长循环。

技术领域

本发明属于锂硫电池技术领域，具体涉及一种复合材料及其制备方法与应用。

背景技术

锂硫电池包括含有电活性硫的正极，含锂的负极，电解液和隔膜。锂硫电池理论比能量高达2600Wh/kg，实际比能量高于目前的商用锂离子电池。这一在比能量上面的显著优势，使得锂硫电池在特种电源，电动汽车以及高空飞行器等方面有广泛的潜在应用。

锂硫电池的正极材料，是锂硫电池的关键技术。金属氧化物和硫化物是重要的硫的载体材料(Adv.Mater.2017,29,1601759)。比如，采用水热法制备得到的VS₂/S复合材料，循环性能得到了有效改善(CN 108963257A)。然而，钒是一种容易对环境产生严重污染的元素，如果大量用于电池材料，将对环境产生不好的影响。以铬皮为原料，得到Cr₂O₃/C复合材料，再和硫进行复合，得到锂硫电池正极材料(CN108666536A)。然而，铬是一种对环境污染较为严重的一种元素，如果大量用于电池材料，将对环境产生不好的影响。因此，为了获得高性能的锂硫电池，新的锂硫电池正极材料及其制备方法亟待开发。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有锂硫电池硫载体易污染环境，急需一种环境友好的正极材料的问题，提供一种复合材料及其制备方法与应用。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种复合材料，所述复合材料的结构由内至外依次由XMoO₄层、YMoO₄层、ZMoO₄层组成，X、Y、Z均为二价过渡金属离子，选自Fe，Co，Ni，Cu，Mn，Zn，Mg，Ca，Ba中的任意一种，彼此之间互不相同；所述XMoO₄层、YMoO₄层、ZMoO₄层的质量百分比分别为a％，b％，c％，a≥b≥c，a+b+c＝100。

一种上述复合材料的应用，所述复合材料应用于锂硫电池正极材料中。

一种上述的复合材料的制备方法，所述方法为：

S1：将MoO₄^2-水溶液在60～90℃温度下搅拌，加入X²⁺的水溶液，搅拌6～72h；

S2：向(1)的分散液中加入Y²⁺的水溶液，调节到60～200℃，搅拌6～72h；

S3：向(2)得到的分散液中加入Z²⁺的水溶液，调节到60～200℃，搅拌6～72h；

S4：收集固体产物，用去离子水洗涤，将固体产物60～100℃真空烘干。

一种复合材料，所述复合材料的结构由内至外依次由X-Mo-S层、Y-Mo-S层、Z-Mo-S层组成，X、Y、Z均为二价过渡金属离子，选自Fe，Co，Ni，Cu，Mn，Zn，Mg，Ca，Ba中的任意一种，彼此之间互不相同；所述X-Mo-S层、Y-Mo-S层、Z-Mo-S层的质量百分比分别为a％，b％，c％，a≥b≥c，a+b+c＝100。