【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂硫电池正极材料，特别是涉及一种氮掺杂氧化钼碳化钼异质结纳米晶体/硫复合正极材料。
技术介绍
1、随着锂离子电池在便携式电子产品、电动汽车和即插式混合电动车中的广泛应用，迫切需要开发更高能量密度的电池。由于锂离子电池正极材料比容量提高受到限制，锂离子电池的能量密度难以进一步大幅度增加。同时通过增加正极材料的电压平台提高能量密度又会带来安全性问题。将正极材料从“脱嵌机理”转到“转换反应化学机理”，可望得到高比容量和比能量的材料。单质硫是最有前途的正极材料之一，硫同金属锂完全反应生成li2s，电池反应为s+2li＝li2s，为双电子反应过程，不涉及锂离子的脱嵌反应。由于硫的分子量低，硫的理论比容量高达1675mah/g(几乎是lifepo4的10倍)，而理论比能量则高达2600wh/kg。此外，单质硫在自然界储量丰富、低毒、价格低廉，因此单质硫是一种非常有吸引力的正极材料。
2、但是，硫正极材料也面临一些挑战，主要包括：(1)中间产物多硫化锂在电解液中的溶解。在循环过程中，中间产物长链多硫化锂(li2s4至li2s8)能轻易地溶解到醚基电解液中。这个现象将导致电极中活性物质持续减少，其中一部分将在放电终点依然溶解在电解液中而不能再正极表面沉积。因此，这将导致放电容量低和容量快速衰减。多硫化锂的溶解同时还是引起穿梭效应的原因，造成大量自放电，库伦效率和循环性能降低，出现不可逆容量衰减。(2)单质硫与放电产物硫化锂的电导率低。s电导率(5×10-30s/cm，25℃)，li2s/li2s2电导率(～10-30s
技术实现思路
1、为了克服现有技术的不足，本专利技术的第一个目的是在于提供一种高载硫量且负载均匀、粒径均匀、强吸附、导电性好的核壳嵌入结构的正八面体氮掺杂过渡金属氧化钼碳化钼异质结纳米晶体/硫复合正极材料。能够有效抑制多硫化物的穿梭效应，高电导率，特别适用于锂硫电池正极载硫体材料。
2、本专利技术的另一目的在于提供一种操作简单、成本低、适用于工业化生产的制备锂硫电池载硫用正八面体氮掺杂过渡金属氧化钼碳化钼异质结纳米晶体/硫复合正极材料的方法。
3、本专利技术的第三个目的是在于提供一种正八面体氮掺杂过渡金属氧化钼碳化钼异质结纳米晶体/硫复合正极材料在锂硫电池中的应用，将其作为正极材料制备锂硫电池，具有高比容量、能量密度高、高循环稳定性等优点，能大大改善锂硫电池的循环性能。
4、为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
5、一种氮掺杂氧化钼碳化钼异质结纳米晶体/硫复合正极材料，包括：氮掺杂过渡金属氧化钼碳化钼异质结纳米晶体、三维多孔类石墨烯碳材料和单质硫；
6、所述氮掺杂过渡金属氧化钼碳化钼异质结纳米晶体为正八面体结构；
7、所述氮掺杂过渡金属氧化钼碳化钼异质结纳米晶体作为基质均匀的分布在所述三维多孔类石墨烯碳材料上，并与所述单质硫进行复合；所述氮掺杂过渡金属氧化钼碳化钼异质结纳米晶体时通过有机聚合物的溶液与多金属氧酸盐溶液混合后于800～1200℃得到的。
8、优选地，所述氮掺杂过渡金属氧化钼碳化钼异质结纳米晶体的直径为500～1000nm。
9、优选地，所述氮掺杂过渡金属氧化钼碳化钼异质结纳米晶体的比表面积为100～500m2/g。
10、优选地，所述氮掺杂过渡金属氧化钼碳化钼异质结纳米晶体中氮掺杂多孔碳基质外壳微孔的孔径≤2nm。
11、优选地，所述有机聚合物包括均苯三甲酸和左旋谷氨酸。
12、优选地，所述有机聚合物的溶液溶剂为甲醇、乙醇或水中的一种或几种。
13、优选地，所述有机聚合物的溶液浓度为5～20g/l。
14、优选地，所述多金属氧酸盐溶液的浓度为0.5～10g/l。
15、一种氮掺杂氧化钼碳化钼异质结纳米晶体/硫复合正极材料的制备方法，制备过程为：
16、将有机聚合物溶液与多金属氧酸盐溶液混合，搅拌，反应在保护气气氛下进行10～20h，以3～10℃/min的升温速率，加热至800～1200℃反应，得到正八面体氮掺杂氧化钼碳化钼异质结再与单质硫复合，得到复合正极材料；所述正八面体氮掺杂氧化钼碳化钼异质结与单质硫通过球磨法、高温热熔融、原位液相沉积法或液相渗透法进行复合。
17、氮掺杂氧化钼碳化钼异质结纳米晶体/硫复合正极材料的应用，将所述氮掺杂氧化钼碳化钼异质结纳米晶体/硫复合正极材料应用作为锂硫电池正极材料。
18、根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
19、本专利技术提供了一种氮掺杂氧化钼碳化钼异质结纳米晶体/硫复合正极材料，包括：氮掺杂过渡金属氧化钼碳化钼异质结纳米晶体、三维多孔类石墨烯碳材料和单质硫；所述氮掺杂过渡金属氧化钼碳化钼异质结纳米晶体为正八面体结构；所述氮掺杂过渡金属氧化钼碳化钼异质结纳米晶体作为基质均匀的分布在所述三维多孔类石墨烯碳材料上，并与所述单质硫进行复合；所述氮掺杂过渡金属氧化钼碳化钼异质结纳米晶体时通过有机聚合物的溶液与多金属氧酸盐溶液混合后于800～1200℃得到的。本专利技术能够得到一种高载硫量且负载均匀、粒径均匀、强吸附、导电性好的核壳嵌入结构的正八面体氮掺杂过渡金属氧化钼碳化钼异质结纳米晶体/硫复合正极材料，能够有效抑制多硫化物的穿梭效应，高电导率，特别适用于锂硫电池正极载硫体材料。
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1.一种氮掺杂氧化钼碳化钼异质结纳米晶体/硫复合正极材料，其特征在于，包括：氮掺杂过渡金属氧化钼碳化钼异质结纳米晶体、三维多孔类石墨烯碳材料和单质硫；
2.根据权利要求1所述的氮掺杂氧化钼碳化钼异质结纳米晶体/硫复合正极材料，其特征在于，所述氮掺杂过渡金属氧化钼碳化钼异质结纳米晶体的直径为500～1000nm。
3.根据权利要求1所述的氮掺杂氧化钼碳化钼异质结纳米晶体/硫复合正极材料，其特征在于，所述氮掺杂过渡金属氧化钼碳化钼异质结纳米晶体的比表面积为100～500m2/g。
4.根据权利要求1所述的氮掺杂氧化钼碳化钼异质结纳米晶体/硫复合正极材料，其特征在于，所述氮掺杂过渡金属氧化钼碳化钼异质结纳米晶体中氮掺杂多孔碳基质外壳微孔的孔径≤2nm。
5.根据权利要求1所述的氮掺杂氧化钼碳化钼异质结纳米晶体/硫复合正极材料，其特征在于，所述有机聚合物包括均苯三甲酸和左旋谷氨酸。
6.根据权利要求1或2中任一项所述的氮掺杂氧化钼碳化钼异质结纳米晶体/硫复合正极材料，其特征在于，所述有机聚合物的溶液溶剂为甲醇、乙醇或水中的一种或
7.根据权利要求1-3中任一项所述的氮掺杂氧化钼碳化钼异质结纳米晶体/硫复合正极材料，其特征在于，所述有机聚合物的溶液浓度为5～20g/L。
8.根据权利要求1所述的氮掺杂氧化钼碳化钼异质结纳米晶体/硫复合正极材料，其特征在于，所述多金属氧酸盐溶液的浓度为0.5～10g/L。
9.一种如权利要求1所述的氮掺杂氧化钼碳化钼异质结纳米晶体/硫复合正极材料的制备方法，其特征在于，所述氮掺杂过渡金属氧化钼碳化钼异质结纳米晶体的制备过程为：
10.权利要求1所述的氮掺杂氧化钼碳化钼异质结纳米晶体/硫复合正极材料的应用，其特征在于，将所述氮掺杂氧化钼碳化钼异质结纳米晶体/硫复合正极材料应用作为锂硫电池正极材料。
...【技术特征摘要】
1.一种氮掺杂氧化钼碳化钼异质结纳米晶体/硫复合正极材料，其特征在于，包括：氮掺杂过渡金属氧化钼碳化钼异质结纳米晶体、三维多孔类石墨烯碳材料和单质硫；
2.根据权利要求1所述的氮掺杂氧化钼碳化钼异质结纳米晶体/硫复合正极材料，其特征在于，所述氮掺杂过渡金属氧化钼碳化钼异质结纳米晶体的直径为500～1000nm。
3.根据权利要求1所述的氮掺杂氧化钼碳化钼异质结纳米晶体/硫复合正极材料，其特征在于，所述氮掺杂过渡金属氧化钼碳化钼异质结纳米晶体的比表面积为100～500m2/g。
4.根据权利要求1所述的氮掺杂氧化钼碳化钼异质结纳米晶体/硫复合正极材料，其特征在于，所述氮掺杂过渡金属氧化钼碳化钼异质结纳米晶体中氮掺杂多孔碳基质外壳微孔的孔径≤2nm。
5.根据权利要求1所述的氮掺杂氧化钼碳化钼异质结纳米晶体/硫复合正极材料，其特征在于，所述有机聚合物包括均苯三甲酸和左旋谷氨...
【专利技术属性】
技术研发人员：李娜，王少乾，王鹏，徐锋，苏碧海，
申请(专利权)人：河北科技大学，
类型：发明
国别省市：
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