[发明专利]一种镁锂双离子电池二硫化亚铁正极材料制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种镁锂双离子电池二硫化亚铁正极材料制备方法及应用，涉及镁锂双离子电池领域，制备过程为分别将升华硫与九水合硫化钠溶解于溶剂中煮沸，七水合硫酸亚铁与九水合硫化钠溶解在溶剂中充分反应，两者混合均匀后转移到反应釜中；反应釜转移至烘箱中升温到120～200℃，保温15～24h后，随炉冷却至室温；将反应产物过滤后得到固体产物，洗涤并干燥得到二硫化亚铁正极材料；其应用为使用镁锂双离子电解液，将二硫化亚铁正极材料制成的正极片与纯金属镁制成的负极片组装成扣式电池。本发明制备的二硫化亚铁正极材料，其电化学性能优异、制备工艺简单、原料来源丰富且价格低廉。

技术领域

本发明涉及镁锂双离子电池领域，尤其涉及一种镁锂双离子电池二硫化亚铁正极材料制备方法及应用。

背景技术

随着科学技术日新月异的变化与人类社会的高速发展，各领域对于能源的需求也随之剧烈增长，而与此同时，由传统化石燃料的过度消耗所衍生出的资源枯竭、环境污染、气候变暖等问题成为一系列必须直面的全球性挑战。因此，开发寻找补充替代传统能源的可再生及清洁能源成为保证人类社会可持续发展的关键，其中化学能源以其高效及易存储的特性引起了广泛的关注。其中，对于储能器件而言，可充电池具有广阔的应用前景。目前应用较多的可充电池包括铅酸电池、镍氢电池和锂离子电池等。

锂离子电池由于高能量密度和长循环寿命，已广泛应用于便携式电子设备和各种新能源设备中作为储能器件。然而由于金属锂在充放电过程中极易形成锂枝晶从而存在刺穿隔膜造成电池短路，进一步引发过热、燃烧甚至爆炸等事故的隐患，因此现有的锂离子电池都采用石墨代替金属锂作为电池负极，但石墨的容量不足金属锂的1/10，阻碍了锂离子电池的进一步应用与发展。与锂相比，金属镁作为电池负极具有更高的体积比容量、更低廉的价格、更好的安全性和环境友好性。但与此同时，纯镁离子电池的发展受到一定的限制，由于镁离子较强的极化作用使其很难在正极材料中可逆地嵌入和脱出，这使得镁离子电池在可实现容量、循环可逆性、容量保持率、充放电效率上都还远不及锂离子电池，无法发挥金属镁负极的优势。

基于此，双离子电池体系，特别是镁锂双离子电池体系获得关注，将锂离子较好的动力学性能与金属镁负极的优异特性结合形成的镁锂双离子体系，在某些环境下拥有超过纯锂及纯镁离子电池的电化学性能。但其适用的正极材料还有待开发。

因此本领域的技术人员致力于研究一种镁锂双离子电池二硫化亚铁正极材料制备方法及应用。

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如何制备镁锂双离子电池二硫化亚铁正极材料。

为实现上述目的，本发明提供了一种镁锂双离子电池二硫化亚铁正极材料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、将升华硫、九水合硫化钠溶解在溶剂中煮沸，搅拌，混合均匀得到溶液；

步骤2、将七水合硫酸亚铁溶解在溶剂中，加入九水合硫化钠搅拌，混合均匀得到悬浊液；

步骤3、将步骤1所述溶液加入步骤2所述的悬浊液中混合搅拌，混合均匀后用稀硫酸与氢氧化钠溶液调逐滴加入节pH至5～13，后将混合悬浊液转移到不锈钢反应釜中；

步骤4、将所述步骤3中所述不锈钢反应釜转移到烘箱中，升温至120～200℃，保温12～36h后，随所述烘箱一起自然冷却至室温，得到反应产物；

步骤5、将所述步骤4中得到的所述反应产物离心，得到固体产物，依次用稀硫酸、去离子水、二硫化碳、无水乙醇洗涤所述固体产物，对所述固体产物进行干燥处理，得到所述二硫化亚铁正极材料。

进一步地，步骤1、步骤2中所述溶剂均为去离子水。

进一步地，步骤1中所述溶液中升华硫的浓度为0.1～0.5mol/L，所述九水合硫化钠的浓度为0.1～0.5mol/L。