[发明专利]一种SnO2

说明书

本发明公开了一种SnO₂修饰的MoS₂中空微球负载硫正极复合材料及其应用。首先制备MnCO₃微球模板，将微球模板、钼源和硫源进行水热法反应，得到MnS@MoS₂核‑壳微球，置于稀盐酸中刻蚀，所得沉淀物退火后得到MoS₂微球；微球用去离子水制成MoS₂微球溶液，溶液分散后加入SnCl₄·5H₂O和NaOH搅匀，所得混合溶液转移到带有PTFE衬里的不锈钢高压釜中反应，反应后经处理得到MoS₂@SnO₂复合材料；用熔融渗透法将所得材料和硫粉进行复合，得到MoS₂@SnO₂/S正极材料。利用本发明产品作正极材料制作锂硫电池，具有较高的可逆比容量、出色的倍率性能以及优异的长期循环稳定性等优点。

一、技术领域：

本发明涉及新材料新能源技术领域，特别是涉及一种SnO₂修饰的MoS₂中空微球负载硫正极复合材料及其在锂硫电池中的应用。

二、背景技术：

目前，充/放电循环过程中多硫化物中间体的易溶解及其引发的穿梭效应当属限制Li-S电池开发及应用的最大挑战。一方面，这一现象会造成活性物质硫的损失，降低材料利用率，进而导致快速的容量衰减和较差的库仑效率。另一方面，由“穿梭效应”到达负极的硫物质会污染金属锂，引发严重的负极腐蚀，并带来潜在的安全隐患。此外，由于硫和多硫化物较差的导电性，硫正极具有缓慢的电化学氧化还原反应动力学。因此，抑制多硫化物的“穿梭效应”和提高正极反应动力学成为推动Li-S电池发展的关键。

通过合理设计复合正极，可以显著提高Li-S电池的电化学性能。科研人员使用了多种方法对Li-S电池硫正极材料进行改性研究，其中应用最广泛的就是把硫与碳质材料进行复合，因为碳材料具有较好的导电性能和丰富多样的纳米结构。然而，由于非极性碳与极性的多硫化物之间的化学相互作用较弱，较差的库仑效率和快速的容量衰减仍然存在。

近些年来，人们意识到含有极性键的极性材料对极性的多硫化物中间体具有更强的化学吸附作用，许多含有极性键的材料被引用到Li-S电池中。例如：金属碳化物、金属氧化物和金属硫化物等，这些金属化合物对多硫化物中间体表现出较强的化学吸附作用，这样可以极大地抑制多硫化物的溶解与穿梭，从而使得Li-S电池的电化学性能有了一定的改善。MoS₂作为过渡金属二硫化物，由于其极大的极性表面积和高度暴露的活性边缘部位，已证明其在捕获Li-S电池中的多硫化物中间体方面非常有效。更重要的是，一些科研工作者发现，纳米颗粒的掺入还可以通过协同作用增强MoS₂的电化学性能。SnO₂由于其低成本，低毒性和对多硫化物出色的限制能力而被广泛应用于Li-S电池中。因此，构建SnO₂纳米颗粒修饰的MoS₂多级复合材料可能是使硫正极的性能最大化的一种非常有前景的途径。

三、发明内容：

本发明要解决的技术问题是：根据目前锂硫电池应用技术方面的现有情况及其存在的问题，本发明提供一种SnO₂修饰的MoS₂中空微球负载硫正极复合材料及其在锂硫电池中的应用。本发明技术方案利用MoS₂极大的极性表面积和高度暴露的活性边缘部位以及SnO₂对多硫化物出色的限制能力，抑制Li-S电池穿梭效应，促进电荷转移，从而提升锂硫电池的寿命与循环稳定性。

为了解决上述问题，本发明采取的技术方案是：

本发明提供一种SnO₂修饰的MoS₂中空微球负载硫正极复合材料，所述SnO₂修饰的MoS₂中空微球负载硫正极复合材料是通过以下方法制备而成：