三氧化钼-二氧化钼异质结构复合体及其制备方法和应用

摘要

本发明公开了一种三氧化钼‑二氧化钼异质结构复合体及其制备方法和应用。制备方法包括：将碳纸加入含有钼源的反应溶液中，在pH值2～4、140～180℃反应10～20h，冷却后得到生长在碳纸上的三氧化钼；在惰性气体和氢气气氛下，将所述生长在碳纸上的三氧化钼以5～15℃/分钟的速率升温至300～500℃，并保温1～2h，即得。本发明的三氧化钼‑二氧化钼异质结构复合体比表面积高，有更高的反应活性。采用适宜的反应条件，可以有效地保护形貌且提升产物收率，降低成本。本发明的三氧化钼‑二氧化钼异质结构复合体具有有更多的活性位点，从而在电池领域具有更好的应用性能。

权利要求

1.一种三氧化钼‑二氧化钼异质结构复合体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将碳纸加入含有钼源的反应溶液中，在pH值为2～4的条件下于140～180℃反应10～

20h，冷却后得到生长在碳纸上的三氧化钼；在惰性气体和氢气气氛下，将所述生长在碳纸上的三氧化钼以5～15℃/分钟的速率升温至300～500℃，并保温1～2h，即得；

所述钼源包括四水合钼酸、钼酸铵、钼酸钠、磷钼酸铵、三氧化钼、乙酰丙酮氧钼和乙酸钼中的一种或多种；所述钼源在所述反应溶液中的质量浓度为0.1g/(50～100)mL；

所述三氧化钼‑二氧化钼异质结构复合体应用于锂硫电池的正极极片基底。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述钼源为四水合钼酸。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述pH值为3～3.5。

4.根据权利要求1的制备方法，其特征在于，所述含有钼源的反应溶液还包括硝酸；所述钼源与所述硝酸的质量体积比为1g：(1～5)mL。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述钼源与所述硝酸的质量体积比为

1g：3mL。

6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述含有钼源的反应溶液还包括硝酸；所述钼源与所述硝酸的质量体积比为1g：(1～5)mL。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述钼源与所述硝酸的质量体积比为

1g：3mL。

8.根据权利要求1‑4中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述碳纸的体积密度为

3 2

0.5～0.9g/cm ，孔隙度为70～80％，透气性为1500～3000ml·mm/(cm·hr·mmAq)；电阻率‑6

为2～3MΩcm，热膨胀系数‑(0.5～1)×10 /℃。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述碳纸满足以下特征中的至少一者：

3

(1)碳纸的体积密度为0.78g/cm；

(2)孔隙度为75％；

2

(3)透气性为2000ml·mm/(cm·hr·mmAq)；

(4)电阻率为2.5mΩcm；

‑6

(5)热膨胀系数为‑0.8×10 /℃。

10.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述碳纸的体积密度为0.5～0.9g/

3 2

cm ，孔隙度为70～80％，透气性为1500～3000ml·mm/(cm·hr·mmAq)；电阻率为2～3MΩ‑6

cm，热膨胀系数‑(0.5～1)×10 /℃。

11.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，所述碳纸满足以下特征中的至少一者：

3

(1)碳纸的体积密度为0.78g/cm；

(2)孔隙度为75％；

2

(3)透气性为2000ml·mm/(cm·hr·mmAq)；

(4)电阻率为2.5mΩcm；

‑6

(5)热膨胀系数为‑0.8×10 /℃。

12.一种三氧化钼‑二氧化钼异质结构复合体，为直接在碳纸上生长有三氧化钼‑二氧化钼异质结构；以权利要求1‑5中任一项所述的方法制备得到。

13.根据权利要求12所述的三氧化钼‑二氧化钼异质结构复合体，其特征在于，三氧化钼与二氧化钼的摩尔比为(3～4)：2；和/或，所述三氧化钼‑二氧化钼异质结构的能带隙为2

0.65～0.80eV，每1cm 的碳纸上生长的三氧化钼与二氧化钼异质结构的质量为0.3～

0.6mg。

14.根据权利要求13所述的三氧化钼‑二氧化钼异质结构复合体，其特征在于，所述三氧化钼‑二氧化钼异质结构的能带隙为0.70～0.75eV。

15.一种锂硫电池的正极极片，其特征在于，以权利要求12或13所述的三氧化钼‑二氧化钼异质结构复合体为正极极片基底。

16.一种制备权利要求15所述的正极极片的方法，其特征在于，将所述的三氧化钼‑二氧化钼异质结构复合体作为正极极片基底，向所述基底的表面滴加正极浆料，即得；所述正极浆料包括正极活性物质，所述正极活性物质包括八硫化二锂、六硫化二锂、四硫化二锂、硫化锂、硫中的一种或几种。

17.一种锂硫电池，其特征在于，包括权利要求15所述的正极极片。

18.一种电子装置，其特征在于，包括权利要求17所述的锂硫电池。

说明书

三氧化钼‑二氧化钼异质结构复合体及其制备方法和应用

技术领域

[0001] 本发明涉及电极材料技术领域，尤其涉及一种三氧化钼‑二氧化钼异质结构复合体及其制备方法和应用。

背景技术

[0002] 锂离子电池从诞生到现在经历了不足20年的时间，其应用领域已经从最初的移动通讯迅速扩展到包括各种便携式电子产品在内的涉及到人们生活娱乐、军事、航空航天、医
疗、通讯的各个方面，并正在向大中型储能设备和动力电源等方面发展。锂离子电池在商业
上所取得的巨大成功和对上述领域发展的促进是任何一种二次电池所无法比拟的。

[0003] 目前研究和使用最多的锂离子电池正极材料主要是锂过渡金属氧化物，包括六方层状结构材料(典型的如LiCoO2、LiNi0.5Mn0.5O2和LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2)、尖晶石结构的
LiMn2O4、富锂材料Li1+xMxM′1‑xO2+x及聚阴离子类正极材料(如磷酸盐LiFePO4、硅酸盐
Li2FeSiO4和钒酸盐LiNiVO4)。

[0004] 锂硫电池是锂电池的一种，属于亟待开发的领域。锂硫电池(LSBs)以单质硫作为正极，金属锂作为负极；它的反应机理不同于锂离子电池的离子脱嵌机理，而是电化学机
理。放电时负极反应为锂失去电子变为锂离子，正极反应为硫与锂离子及电子反应生成硫
化物，正极和负极反应的电势差即为锂硫电池所提供的放电电压。在外加电压作用下，锂硫
电池的正极和负极反应逆向进行，即为充电过程。

[0005] 锂硫电池具有超高的理论能量密度(2600Wh kg‑1)和超高的理论比容量(1675mAh ‑1
g )，被认为是下一代储能设备最有前景的材料。此外，硫资源丰富、成本低廉、对环境友好、
生物相容性高，可在大容量储能应用中发挥作用。

发明内容

[0006] 本发明提供一种三氧化钼‑二氧化钼异质结构复合体及其制备方法和应用。

[0007] 本发明一方面提供一种三氧化钼‑二氧化钼异质结构复合体的制备方法，包括如下步骤：

[0008] 将碳纸加入含有钼源的反应溶液中，在pH值为2～4的条件下于140～180℃反应10～20h，冷却后得到生长在碳纸上的三氧化钼；在惰性气体和氢气气氛下，将所述生长在碳
纸上的三氧化钼以5～15℃/分钟的速率升温至300～500℃，并保温1～2h，即得。

[0009] 本发明所述的三氧化钼‑二氧化钼异质结构复合体的制备方法，优选地，所述钼源包括四水合钼酸、钼酸铵、钼酸钠、磷钼酸铵、乙酰丙酮氧钼和乙酸钼中的一种或多种；更优
选四水合钼酸。

[0010] 本发明所述的三氧化钼‑二氧化钼异质结构复合体的制备方法，优选地，所述碳纸3 2
的体积密度为0.5～0.9g/cm ，孔隙度为70～80％，透气性为1500～3000ml·mm/(cm·hr·
‑6
mmAq)；电阻率为2～3mΩcm，热膨胀系数‑(0.5～1)×10 /℃。

[0011] 优选地，所述碳纸满足以下特征中的至少一者：

[0012] (1)碳纸的体积密度为0.78g/cm3；

[0013] (2)孔隙度为75％；

[0014] (3)透气性为2000ml·mm/(cm2·hr·mmAq)；

[0015] (4)电阻率为2.5mΩcm；

[0016] (5)热膨胀系数为‑0.8×10‑6/℃。

[0017] 本发明所述的三氧化钼‑二氧化钼异质结构复合体的制备方法，优选地，所述含有钼源的反应溶液还包括硝酸；

[0018] 所述钼源与所述硝酸的质量体积比为1g：(1～5)mL；更优选为1g：3mL，其中，所述硝酸可采用60～70％浓度的浓硝酸(例如68％)。

[0019] 本发明所述的三氧化钼‑二氧化钼异质结构复合体的制备方法，优选地，所述pH值为3～3.5。

[0020] 本发明所述的三氧化钼‑二氧化钼异质结构复合体的制备方法，优选地，所述钼源在所述反应溶液中的质量浓度为0.1g/(50～100)mL。

[0021] 本发明所述的三氧化钼‑二氧化钼异质结构复合体的制备方法，优选地，将碳纸加入含有钼源的反应溶液中，于160℃反应10～15h，冷却后得到生长在碳纸上的三氧化钼。

[0022] 本发明所述的三氧化钼‑二氧化钼异质结构复合体的制备方法，优选地，在惰性气体和氢气气氛下，将所述生长在碳纸上的三氧化钼以5～15℃/分钟的速率升温至350～400
℃，并保温1～2h。

[0023] 本发明所述的三氧化钼‑二氧化钼异质结构复合体的制备方法，优选地，将钼源加入到去离子水中搅拌，再加入硝酸搅拌，然后再将碳纸加入；所述钼源与去离子水的质量体
积比为0.1g:(50～99)mL。

[0024] 本发明另一方面提供一种三氧化钼‑二氧化钼异质结构复合体。

[0025] 一种三氧化钼‑二氧化钼异质结构复合体，为直接在碳纸上生长有三氧化钼‑二氧化钼异质结构。

[0026] 优选地，三氧化钼与二氧化钼的摩尔比为(3～4)：2。

[0027] 优选地，所述三氧化钼‑二氧化钼异质结构的能带隙为0.65～0.80eV，每1cm2的碳纸上生长的三氧化钼与二氧化钼异质结构的质量为0.3～0.6mg；更优选能带隙为0.70～
0.75eV。

[0028] 本发明所述的三氧化钼‑二氧化钼异质结构复合体，优选以上述任意一项技术方案所述的制备方法制备得到。

[0029] 本发明第三方面提供上述任意一项技术方案所述的三氧化钼‑二氧化钼异质结构复合体用于锂硫电池的正极极片的应用。

[0030] 具体地，本发明所述的用于锂硫电池的正极的应用中，锂硫电池的正极极片以所述的三氧化钼‑二氧化钼异质结构复合体为正极极片基底。

[0031] 本发明第四方面提供上述的锂硫电池的正极极片的制备方法，包括如下步骤：

[0032] 将所述的三氧化钼‑二氧化钼异质结构复合体作为正极极片基底，向所述基底的表面滴加正极浆料，即得。

[0033] 所述正极浆料包括正极活性物质，所述正极活性物质包括八硫化二锂、六硫化二锂、四硫化二锂、硫化锂、硫中的一种或几种。

[0034] 本发明还提供一种锂硫电池，其包含本发明的正极极片。

[0035] 本发明还提供一种电子装置，其包含本发明的锂硫电池。

[0036] 本发明所述的电子装置包括本领域一般的电子装置，例如笔记本电脑、手机、电动摩托车、电动汽车、电动玩具等。

[0037] 本发明所采用的制备方法工艺步骤简单、环保，反应原料易得、反应条件易控，重复性好，收率可高达95％，且成本低廉，具有较好的规模化应用潜力。

[0038] 本发明所提供的三氧化钼‑二氧化钼异质结构复合材料生长在碳纸上，能够有效地提高材料的比表面积，使得材料能够有更高的反应活性。采用适宜的退火温度，可以有效
地保护形貌并且达到合成目的。本发明的复合材料中，三氧化钼‑二氧化钼异质结构化合物
中三氧化钼和二氧化钼之间存在一个过渡界面，这使得三氧化钼‑二氧化钼异质结构相比
于其它有锐利的界面的异质结构材料有更多的活性位点。

[0039] 并且，作为锂硫电池正极材料时，可用极片冲切机对三氧化钼‑二氧化钼异质结构复合体进行剪裁，其能够直接用做电池正极片，省去了传统的涂料过程。并且该复合体对于
正极的活性物质多硫化锂有较强的吸附作用，减少了锂硫电池在循环过程中硫的损耗，大
大提高循环性能。

附图说明

[0040] 图1为实施例1的三氧化钼的SEM图；

[0041] 图2为实施例1的三氧化钼‑二氧化钼异质结构复合体的SEM图；

[0042] 图3为实施例1中，三氧化钼‑二氧化钼异质结构复合体的XRD图；

[0043] 图4为实施例1中，三氧化钼‑二氧化钼异质结构复合体的XPS图；

[0044] 图5‑1为试验例1中，四硫化二锂硫溶液(左)和加入碳纸后的四硫化二锂硫溶液(右)的对比照片；

[0045] 图5‑2为试验例1中，实施例1‑4的三氧化钼‑二氧化钼异质结构复合体的多硫化锂吸附能力的测试结果照片；

[0046] 图6为试验例2中，实施例11和对比例2的锂硫电池的循环性能测试结果图；

[0047] 图7为试验例2中，实施例11和对比例2的锂硫电池的倍率性能测试结果图。

具体实施方式

[0048] 为使本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅
仅是本发明一部分实施例，而非全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没
有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0049] 本发明提供一种三氧化钼‑二氧化钼异质结构复合体及其制备方法和应用。

[0050] 本发明一方面提供一种三氧化钼‑二氧化钼异质结构复合体的制备方法，包括如下步骤：

[0051] 将碳纸加入含有钼源的反应溶液中，于140～180℃反应10～20h，冷却后得到生长在碳纸上的三氧化钼；在惰性气体和氢气气氛下，将所述生长在碳纸上的三氧化钼以5～15
℃/分钟的速率升温至300～500℃，并保温1～2h，即得。

[0052] 发明人发现，在上述条件下进行制备，pH值2～4的水热条件下加入碳纸，使得三氧化钼能够在碳纸表面形核，得到簇状形貌，提升了材料的比表面积。并且，采用300～500℃
的温度进行退火，有效合成了三氧化钼‑二氧化钼异质结构。

[0053] 在本发明中，所述的惰性气体可选择本领域常规的惰性气体，例如氮气、氩气、氦气等气体中的一种或几种；本发明的在惰性气体和氢气气氛可以是氮气和氢气气氛，氩气
和氢气气氛，氦气和氢气气氛。

[0054] 本发明所述的三氧化钼‑二氧化钼异质结构复合体的制备方法，优选地，所述碳纸3 2
的体积密度为0.5～0.9g/cm ，孔隙度为70～80％，透气性为1500～3000ml·mm/(cm·hr·
‑6
mmAq)；电阻率为2～3mΩcm，热膨胀系数为‑(0.5～1)×10 /℃。

[0055] 采用符合上述参数的碳纸，可以得到性能更稳定的三氧化钼‑二氧化钼异质结构复合体。在本申请中，所述的热膨胀系数为在25～100℃下所测定的面内热膨胀系数。

[0056] 优选地，所述碳纸满足以下特征中的至少一者：

[0057] (1)碳纸的体积密度为0.78g/cm3；

[0058] (2)孔隙度为75％；

[0059] (3)透气性为2000ml·mm/(cm2·hr·mmAq)；

[0060] (4)电阻率为2.5mΩcm；

[0061] (5)热膨胀系数为‑0.8×10‑6/℃。

[0062] 上述特征中，所述碳纸可以只满足其中一项，或满足其中的2至5项均可，对此本发明不做额外的特殊限定。本发明对于碳纸的来源不做特殊限定，可以采用本领域可接受的
方法制备得到或通过商业渠道获得；例如可以购自上海河森电气有限公司。

[0063] 本发明所述的碳纸，尺寸为(2～5)cm×(1～3)cm。

[0064] 本发明所述的三氧化钼‑二氧化钼异质结构复合体的制备方法，优选地，所述钼源包括四水合钼酸、钼酸铵、钼酸钠、磷钼酸铵、乙酰丙酮氧钼和乙酸钼中的一种或多种；更优
选四水合钼酸。

[0065] 采用上述的钼源有反应体系友好、反应效率高的优势，特别是采用四水合钼酸所合成的三氧化钼纳米片厚度更小。

[0066] 本发明所述的三氧化钼‑二氧化钼异质结构复合体的制备方法，优选地，所述含有钼源的反应溶液还包括硝酸；

[0067] 所述钼源与所述硝酸的质量体积比为1g：(1～5)mL；更优选为1g：3mL。其中，所述硝酸可采用60～70％浓度的浓硝酸(例如68％浓度的硝酸)。

[0068] 采用上述的质量体积比，经过验证，可以得到比表面积更大的三氧化钼，从而获得比表面积更大的三氧化钼‑二氧化钼异质结构复合体。

[0069] 本发明所述的三氧化钼‑二氧化钼异质结构复合体的制备方法，优选地，所述pH值为3～3.5。经过验证，在上述特定的pH值条件下，产物收率更高，可超过88％。

[0070] 本发明所述的三氧化钼‑二氧化钼异质结构复合体的制备方法，优选地，所述钼源在所述反应溶液中的质量浓度为0.1g/(50～100)mL。

[0071] 发明人发现，在上述的质量浓度比范围下，合成的三氧化钼片层更薄。

[0072] 本发明所述的三氧化钼‑二氧化钼异质结构复合体的制备方法，优选地，将碳纸加入含有钼源的反应溶液中，在pH值为2～4的条件下于160℃反应10～15h，冷却后得到生长
在碳纸上的三氧化钼。

[0073] 本发明所述的三氧化钼‑二氧化钼异质结构复合体的制备方法，优选地，在惰性气体和氢气气氛下，将所述生长在碳纸上的三氧化钼以5～15℃/分钟的速率升温至350～400
℃，并保温1～2h。在上述参数的控制下所得的三氧化钼‑二氧化钼异质结构复合体的形貌
完整，材料活性面积高，并且可进一步提升产物的收率；在同时满足水热反应时体系pH值为
3～3.5时，产物收率可达95％。

[0074] 本发明所述的三氧化钼‑二氧化钼异质结构复合体的制备方法，优选地，将钼源加入到去离子水中搅拌，再加入硝酸搅拌，然后再将碳纸加入；所述钼源与去离子水的质量体
积比为0.1g:(50～99)mL。

[0075] 本发明所采用的制备方法工艺步骤简单、环保，反应原料易得、反应条件易控，重复性好，收率高达95％，且成本低廉，具有较好的规模化应用潜力。

[0076] 本发明另一方面提供一种三氧化钼‑二氧化钼异质结构复合体。

[0077] 一种三氧化钼‑二氧化钼异质结构复合体，为直接在碳纸上生长有三氧化钼‑二氧化钼异质结构。

[0078] 优选地，三氧化钼与二氧化钼的摩尔比为(3～4)：2。

[0079] 优选地，所述三氧化钼‑二氧化钼异质结构的能带隙为0.65～0.80eV，每1cm2的碳纸上生长的三氧化钼与二氧化钼异质结构的质量为0.3～0.6mg；

[0080] 更优选能带隙为0.70～0.75eV。

[0081] 本发明所述的三氧化钼‑二氧化钼异质结构复合体，优选以上述任意一项技术方案所述的制备方法制备得到。

[0082] 本发明第三方面提供上述任意一项技术方案所述的三氧化钼‑二氧化钼异质结构复合体用于锂硫电池的正极极片的应用。

[0083] 具体地，本发明所述的用于锂硫电池的正极的应用中，锂硫电池的正极极片以所述的三氧化钼‑二氧化钼异质结构复合体为正极极片基底。

[0084] 本发明第四方面提供上述的锂硫电池的正极极片的制备方法，包括如下步骤：

[0085] 将所述的三氧化钼‑二氧化钼异质结构复合体作为正极极片基底，向所述基底的表面滴加正极浆料，即得。

[0086] 所述正极浆料包括正极活性物质，正极活性物质包括八硫化二锂、六硫化二锂、四硫化二锂、硫化锂、硫中的一种或几种。

[0087] 本发明的锂硫电池的正极极片也可以包括正极活性物质层，所述正极活性物质层可以包含本发明的三氧化钼‑二氧化钼异质结构复合体。本发明所述的正极活性物质层还
可以进一步包括粘结剂、导电剂和硫粉。

[0088] 在本发明中，对所述正极集流体没有特别限定，只要能实现本发明的目的即可，例如，可以为铜箔、铝箔等等，优选铝箔。

[0089] 在本发明中，所述的导电剂可以选用本领域常见的导电剂，例如，所述导电剂包括炭黑、科琴黑、乙炔黑、碳纳米管中的至少一种。这些导电剂可以单独使用一种，也可以两种
以上组合使用。导电剂的含量没有特别限制，可以使用常规的含量。例如导电剂含量可以占
所述正极活性物质层的0.5～10wt％。

[0090] 在本发明中，所述的粘结剂可以选用本领域常见的粘结剂，例如，所述粘结剂包括聚偏氟乙烯、偏氟乙烯‑六氟丙烯的共聚物、偏氟乙烯‑四氟乙烯的共聚物、聚四氟乙烯中的
至少一种。这些粘合剂可以单独使用一种，也可以两种以上组合使用。所述粘结剂含量没有
特别限制，例如粘结剂的含量可以占所述正极活性物质层的0.5～10wt％。

[0091] 本发明提供一种锂硫电池，其包含本发明所述的正极极片。锂硫电池可以包含所述正极极片、负极极片、隔膜和电解质。

[0092] 在本发明中，对负极极片没有特别限制，可以为本领域公知的任何负极极片。例如，负极极片为锂片。

[0093] 在本发明中，电解液没有特别限制，电解液可以是凝胶态、固态和液态中的任意一种。本发明对电解液没有任何限制，只要能实现本发明目的即可。例如，液态电解液包括锂
盐和非水溶剂。

[0094] 所述锂盐没有任何限制，例如锂盐可以选自LiPF6、LiBF4、LiAsF6、LiClO4、LiB(C6H5)4、LiCH3SO3、LiCF3SO3、LiN(SO2CF3)2、LiC(SO2CF3)3和LiPO2F2中的至少一种。这些锂盐
可以单独使用一种，也可以两种以上组合使用。例如，锂盐可选用LiPF6。

[0095] 所述非水溶剂没有任何限制，例如可以选自碳酸酯化合物、羧酸酯化合物、醚化合物、腈化合物、其它有机溶剂中的至少一种。

[0096] 例如，所述碳酸酯化合物可以选自碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二丙酯(DPC)、碳酸甲丙酯(MPC)、碳酸乙丙酯(EPC)、碳酸甲乙酯(MEC)、碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚
丙酯(PC)、碳酸亚丁酯(BC)、碳酸乙烯基亚乙酯(VEC)、碳酸氟代亚乙酯(FEC)、碳酸1,2‑二
氟亚乙酯、碳酸1,1‑二氟亚乙酯、碳酸1,1,2‑三氟亚乙酯、碳酸1,1,2,2‑四氟亚乙酯、碳酸
1‑氟‑2‑甲基亚乙酯、碳酸1‑氟‑1‑甲基亚乙酯、碳酸1,2‑二氟‑1‑甲基亚乙酯、碳酸1,1,2‑
三氟‑2‑甲基亚乙酯、碳酸三氟甲基亚乙酯中的至少一种。这些非水溶剂可以单独使用一
种，也可以两种以上组合使用。

[0097] 所述隔膜没有特别限制，例如，隔膜包括由对本发明的电解液稳定的材料形成的聚合物或无机物等。

[0098] 例如隔膜可包括基材层和表面处理层。基材层可以为具有多孔结构的无纺布、膜或复合膜，基材层的材料可以选自聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚酰亚胺中的
至少一种。任选地，可以使用聚丙烯多孔膜、聚乙烯多孔膜、聚丙烯无纺布、聚乙烯无纺布或
聚丙烯‑聚乙烯‑聚丙烯多孔复合膜。任选地，基材层的至少一个表面上设置有表面处理层，
表面处理层可以是聚合物层或无机物层，也可以是混合聚合物与无机物所形成的层。

[0099] 例如，无机物层包括无机颗粒和粘结剂，所述无机颗粒没有特别限制，例如可以选自氧化铝、氧化硅、氧化镁、氧化钛、二氧化铪、氧化锡、二氧化铈、氧化镍、氧化锌、氧化钙、
氧化锆、氧化钇、碳化硅、勃姆石、氢氧化铝、氢氧化镁、氢氧化钙和硫酸钡中的至少一种。所
述粘结剂没有特别限制，例如可以选自聚偏氟乙烯、偏氟乙烯‑六氟丙烯的共聚物、聚酰胺、
聚丙烯腈、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、聚乙烯呲咯烷酮、聚乙烯醚、聚甲基丙烯酸
甲酯、聚四氟乙烯和聚六氟丙烯中的一种或几种的组合。聚合物层中包含聚合物，聚合物的
材料包括聚酰胺、聚丙烯腈、丙烯酸酯聚合物、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、聚乙烯呲咯烷酮、聚
乙烯醚、聚偏氟乙烯或聚(偏氟乙烯‑六氟丙烯)中的至少一种。

[0100] 本发明还提供一种电子装置，其包含本发明的锂硫电池。

[0101] 本发明所述的电子装置包括本领域一般的电子装置，例如笔记本电脑、手机、电动摩托车、电动汽车、电动玩具等。

[0102] 本领域技术人员当能理解，本发明上述的说明仅为举例，并非对本发明的限定。

[0103] 实施例1

[0104] 本实施例提供三氧化钼‑二氧化钼异质结构复合体及其制备方法。

[0105] 具体步骤如下：

[0106] (1)三氧化钼纳米片的合成

[0107] 将0.1g四水合钼酸铵加入到100mL聚四氟乙烯内胆中，再加入60mL去离子水搅拌10min，再加入0.3mL硝酸调节pH值为3，搅拌30min，并加入4cm*2cm的碳纸，将其密封装于水
热反应釜中并转移到烘箱中160℃反应12h,随后将混合液置于常温条件下冷却24h，将得到
的溶液用去离子水和乙醇分别清洗三次备用，得到厚度约为10nm生长在碳纸上的白色三氧
化钼。

[0108] 本步骤制备得到的生长在碳纸上的白色三氧化钼的SEM图如附图1所示。

[0109] 所述碳纸的体积密度为0.78g/cm3，孔隙度为75％，透气性为2000ml·mm/(cm2·‑6
hr·mmAq)，电阻率为2.5mΩcm，热膨胀系数‑0.8×10 /℃。

[0110] (2)三氧化钼‑二氧化钼异质结构复合体制备

[0111] 将得到的三氧化钼放置于管式炉中，在氢气氩气混合气体气氛下，以10℃每分钟的速度升温至400℃，并保持400℃一个小时，待反应结束冷却到室温后，取出样品，最后得
到三氧化钼‑二氧化钼异质结构复合体。

[0112] 本步骤制备得到的三氧化钼‑二氧化钼异质结构复合体的SEM图如附图2所示。从图1和图2对比可以看出，经过步骤(2)的退火后，三氧化钼‑二氧化钼异质结构复合体的形
貌没有发生明显的改变。

[0113] 步骤(1)制备得到的三氧化钼和步骤(2)制备得到的三氧化钼‑二氧化钼异质结构的XRD图如图3所示，可以看出，在退火过后，三氧化钼‑二氧化钼异质结构XRD在保留了之前
MoO3峰的前提下又多出了MoO2的峰(在图中以*号标出)。

[0114] 步骤(1)制备得到的三氧化钼和步骤(2)制备得到的三氧化钼‑二氧化钼异质结构4+ 6+
的XPS图如附图4所示，可以看到Mo 和Mo 的峰。

[0115] 经计算，本实施例的三氧化钼‑二氧化钼异质结构复合体收率为95％。

[0116] 实施例2

[0117] 本实施例提供三氧化钼‑二氧化钼异质结构复合体及其制备方法。与实施例1的区别在于步骤(1)水热合成时，调节pH值为2，采用的钼源为钼酸钠。

[0118] 经计算，本实施例的三氧化钼‑二氧化钼异质结构复合体收率为85％。

[0119] 实施例3

[0120] 本实施例提供三氧化钼‑二氧化钼异质结构复合体及其制备方法。与实施例1的区别在于步骤(2)退火时，温度为300℃保温一小时。

[0121] 经计算，本实施例的三氧化钼‑二氧化钼异质结构复合体收率为90％。

[0122] 实施例4

[0123] 本实施例提供三氧化钼‑二氧化钼异质结构复合体及其制备方法。与实施例1的区别在于步骤(2)退火时，温度为500℃保温一小时。

[0124] 经计算，本实施例的三氧化钼‑二氧化钼异质结构复合体收率为88％。

[0125] 实施例5

[0126] 本实施例提供三氧化钼‑二氧化钼异质结构复合体及其制备方法。与实施例1的区别在于步骤(1)水热合成时，调节pH值为3.5。

[0127] 经计算，本实施例的三氧化钼‑二氧化钼异质结构复合体收率为92％。

[0128] 实施例6

[0129] 本实施例提供三氧化钼‑二氧化钼异质结构复合体及其制备方法。与实施例1的区别在于步骤(1)水热合成时，调节pH值为4。

[0130] 经计算，本实施例的三氧化钼‑二氧化钼异质结构复合体收率为89％。

[0131] 实施例7

[0132] 本实施例提供一种锂硫电池的正极极片，采用实施例1的三氧化钼‑二氧化钼异质结构复合体。

[0133] 将0.0699g硫化锂和0.3366g硫混合在5ml电解液中，并在60℃下搅拌24h，得到均匀的八硫化二锂溶液。再使用极片冲切机将实施例1的三氧化钼‑二氧化钼异质结构复合体
切成14mm直径的圆片作为扣式锂硫电池正极极片基底，并在其表面滴加12.5微升八硫化二
锂溶液，最终得到锂硫电池正极。

[0134] 实施例8

[0135] 与实施例7的区别仅在于，将实施例1的三氧化钼‑二氧化钼异质结构复合体替换为实施例2的三氧化钼‑二氧化钼异质结构复合体。

[0136] 实施例9

[0137] 与实施例7的区别仅在于，将实施例1的三氧化钼‑二氧化钼异质结构复合体替换为实施例3的三氧化钼‑二氧化钼异质结构复合体。

[0138] 实施例10

[0139] 与实施例7的区别仅在于，将实施例1的三氧化钼‑二氧化钼异质结构复合体替换为实施例4的三氧化钼‑二氧化钼异质结构复合体。

[0140] 实施例11

[0141] 本实施例提供一种锂硫电池，以实施例7的正极极片为正极，锂片为负极，聚丙烯多孔膜(Celgard 2400)为半透膜，电解液采用1M双三氟甲基磺酸亚酰胺锂为电解质盐、1,
3‑二氧戊环(DOL)和乙二醇二甲醚(DME)(v/v＝1:1)为混合溶剂并添1％LiNO3。整个组装过
程在手套箱中完成，在组装过程中控制氧含量和水含量均≤0.1ppm。

[0142] 实施例12

[0143] 与实施例11的区别仅在于，将实施例7的正极极片替换为实施例8的正极极片。

[0144] 实施例13

[0145] 与实施例11的区别仅在于，将实施例7的正极极片替换为实施例9的正极极片。

[0146] 实施例14

[0147] 与实施例11的区别仅在于，将实施例7的正极极片替换为实施例10的正极极片。

[0148] 对比例1

[0149] 本对比例提供一种锂硫电池。

[0150] 正极极片：将0.0699g硫化锂和0.3366g硫混合在5ml电解液中，并在60℃下搅拌24h，得到均匀的八硫化二锂溶液。再使用极片冲切机将碳纸切成14mm直径的圆片作为扣式
锂硫电池正极基底，并在其表面滴加12.5微升八硫化二锂溶液，最终得到锂硫电池正极。

[0151] 以锂片为负极，聚丙烯多孔膜(Celgard 2400)为半透膜，电解液采用1M双三氟甲基磺酸亚酰胺锂为电解质盐、1,3‑二氧戊环(DOL)和乙二醇二甲醚(DME)(v/v＝1:1)为混合
溶剂并添1％LiNO3。整个组装过程在手套箱中完成，在组装过程中控制氧含量和水含量均
≤0.1ppm。

[0152] 对比例2

[0153] 本对比例提供一种锂硫电池，相比较实施例9，将所采用的实施例1的三氧化钼‑二氧化钼异质结构复合体材料替换为二氧化钼‑氮化钼异质结构材料，其制备方法如In‑Situ 
Topochemical Nitridation Derivative MoO2‑Mo2N  Binary Nanobelts as 
Multifunctional Interlayer for Fast‑kinetic Li‑Sulfur Batteries文献所公开的，
制备步骤如下：

[0154] 将钼粉0.48g溶于10ml 30％双氧水中，然后加入60ml去离子水，搅拌40分钟后，将淡黄色透明溶液倒入100毫升聚四氟乙烯内胆中，并将内胆装于高压釜中并在烘箱中反应
180℃6h。反应结束后样品用真空过滤收集，经水和乙醇多次洗涤，最后,在80℃在真空炉烘
干12h后得到三氧化钼样品。将得到的三氧化钼样品在500℃氨气条件下退火2h，冷却至室
温后，在氧气/氮气(10％/90％)混合气体下钝化12h，得到二氧化钼‑氮化钼异质结构材料。

[0155] 试验例1

[0156] 本试验例提供实施例1～4的三氧化钼‑二氧化钼异质结构复合体的多硫化锂吸附能力的测试。

[0157] 实验方法：先制备10mM四硫化二锂溶液。将硫化锂和硫按照摩尔比1：3溶解在电解液中，并在60℃下搅拌24h，得到淡黄色均匀的四硫化二锂溶液，取出5份，装入小瓶中。

[0158] 之后将相同面积的实施例1～4的三氧化钼‑二氧化钼异质结构复合体分别放入装有四硫化二锂溶液的小瓶中，并以相同面积的碳纸放入装有四硫化二锂溶液的小瓶中，待
吸附6h后观察5个小瓶中溶液颜色变化，黄色褪去越明显，说明样品对多硫化锂吸附效果越
好。

[0159] 实验结果：

[0160] 如附图5‑1、图5‑2和表1所示。

[0161] 表1

[0162]  吸附试验结果(溶液颜色)
实施例1 接近无色
实施例2 深黄
实施例3 浅黄
实施例4 浅黄

[0163] 如图5‑1，为配制好的四硫化二锂硫溶液(左)和加入碳纸后的四硫化二锂硫溶液(右)的颜色对比。可以看出，加入碳纸后，溶液颜色会变为近橙色。

[0164] 通过图5‑2，可以看出，相同的吸附时间下，加入实施例1～4三氧化钼‑二氧化钼异质结构复合体的溶液颜色较加入碳纸的四硫化二锂硫溶液的颜色均有所褪色(在图5‑2中，
左起依次为实施例2、实施例3、实施例1、实施例4)，由此可知，本发明所提供的三氧化钼‑二
氧化钼异质结构复合体均具有优异的多硫化锂吸附能力，也可以毫无疑问地推定实施例1
～4所提供的三氧化钼‑二氧化钼异质结构复合体具有较大的比表面积。

[0165] 实施例1试验后四硫化二锂溶液褪色最为明显，说明实施例1合成条件下产生的三氧化钼‑二氧化钼异质结构复合体吸附能力更强，也可以毫无疑问地推定其相比较实施例2
～4具有更大的比表面积。

[0166] 同时，对于锂硫电池而言，抑制多硫化锂的穿梭效应是解决锂硫电池循环稳定性的重要途径之一。而对多硫化锂的吸附能力越强，就能够在电池循环中减少多硫化锂的穿
梭效应，有利于提升其锂硫电池的性能。

[0167] 试验例2

[0168] 本试验例提供实施例11～14的锂硫电池的循环性能测试和倍率性能测试。

[0169] 实验方法：电化学性能测试采用标准的CR2025纽扣电池；

[0170] 循环性能测试：在25℃下，将实施例11～14和对比例1～2制备得到的锂硫电池在‑1
恒电流蓝电CT2001A测试系统电流密度1C(1C＝800mA g )，充电电压范围为1.8V‑2.8V，进
行满充满放循环测试，直至循环到300圈时结束测试，记录实验数据比较电池容量衰减。

[0171] 倍率性能测试：

[0172] 在25℃下，将实施例11～14和对比例1～2制备得到的锂硫电池在恒电流蓝电‑1
CT2001A测试系统以电流密度0.1C‑10C(1C＝800mA g )，充电电压范围为1.8V‑2.8V，进行
满充满放循环测试，每个倍率下循环10圈，直至最终重复循环到0.1C时，结束测试，记录实
验数据。

[0173] 实验结果：如表2、表3所示。

[0174] 表2

[0175]

[0176] 如表2所示，其中，实施例9的锂硫电池的循环性能与实施例10、实施例11、实施例12、对比例1的对比如附图6所示，表2中对比例2性能来自相应文献In‑Situ Topochemical 
Nitridation Derivative MoO2‑Mo2N Binary Nanobelts as Multifunctional 
Interlayer for Fast‑kinetic Li‑Sulfur Batteries。

[0177] 通过图6，可以看到采用本发明所提供的采用三氧化钼‑二氧化钼异质结构复合体的锂硫电池相比于纯碳纸的锂硫电池比容量有明显提升。并且实施例11的锂硫电池性能最
为优异，比容量可以达到900，并且保持一个较低的衰减率，与对比例2对比具有明显的优
势。

[0178] 表3

[0179]

[0180] 如表3所示，其中，实施例11的锂硫电池的倍率性能与实施例12、

[0181] 实施例13、实施例14、对比例1的对比如附图7所示，表3中对比例2性能来自相应文献In‑Situ Topochemical Nitridation Derivative MoO2‑Mo2N Binary Nanobelts as 
Multifunctional Interlayer for Fast‑kinetic Li‑Sulfur Batteries。从图7可以看
出，以不同的测试倍率来进行循环，可以看到本发明所提供的三氧化钼‑二氧化钼异质结构
复合体作为硫载体在各个倍率下性能都高于纯碳纸的锂硫电池，并且具有较好的稳定性，
并且在高倍率下，性能优势更为明显。这意味着，三氧化钼‑二氧化钼异质结构的快速充放
电性能相较现有技术有着明显的改善，为快充技术发展提供了一个思路。

[0182] 由此可见，本发明所提供的三氧化钼‑二氧化钼异质结构复合体具有较高的比表面积，更多的活性位点，从而可以应用于锂硫电池中，减少硫损耗，减少穿梭效应，提高电池
的循环性能。

[0183] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特
点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点
可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本
领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特
征进行结合和组合。

[0184] 此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或隐
含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有
明确具体的限定。

[0185] 以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵
盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。