[發明專利]一種三維納米結構MoS₂鋰離子電池負極材料及其制備方法有效

申請號：	201610107681.0	申請日：	2016-02-26
公開（公告）號：	CN105762358B	公開（公告）日：	2018-11-30
發明（設計）人：	許占位;王天;孔硌;沈學濤;曹麗云;黃劍鋒;李嘉胤;喬曉寧	申請（專利權）人：	陜西科技大學
主分類號：	H01M4/58	分類號：	H01M4/58;H01M10/0525
代理公司：	西安通大專利代理有限責任公司 61200	代理人：	王霞
地址：	710021 ***	國省代碼：	陜西;61
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種三維納米結構 mos sub 鋰離子電池負極材料及其制備方法
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【說明書】：

本發明公開了一種三維納米結構MoS₂鋰離子電池負極材料及其制備方法，屬于鋰離子電池電極材料制備技術領域。本發明首先制備出MoO₃前驅體，然后通過固相合成法通過對惰性氣體的控制來改變反應環境，使得MoO₃與較高濃度的S粉直接反應，制備出具有三維納米結構的MoS₂復合材料。此方法合成出的MoS₂與傳統結構二維結構有很大的區別，其具有三維空間結構，從而避免了在嵌脫鋰過程中MoS₂結構發生坍塌，提高了材料的循環穩定性和導電性。本發明制備方法簡單，過程易控，制備周期短，產物的重復性高，均一性好，有利于規?；a。經本發明方法制得的MoS₂表現出優異的導電性、循環穩定性和高的放電比容量，能夠作為鋰離子電池負極材料廣泛使用。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池電極材料制備技術領域，具體涉及一種三維納米結構MoS₂鋰離子電池負極材料及其制備方法。

背景技術

隨著環境污染的加劇，清潔能源的開發對于社會可持續的影響日益顯著，科技發展對于儲能系統的要求也不斷提高。在過去的幾十年中，鋰離子電池作為重要的儲能設備，其基礎研究和實際應用已經成為鋰離子電池研究的重要方面。目前，商業鋰離子電池通常采用石墨作為負極。但是其較低的理論容量(372 mAh/g)和密度(～2g/cm³)，限制了其進一步的應用，無法滿足鋰離子電池對高容量和小尺寸等要求。

為了提高鋰離子電池的容量，人們已經合成了大量的微米或納米級的金屬氧化物和硫化物替代石墨負極成為新型的離子電池負極材料。其中，MoS₂具有S-Mo-S夾心層狀(類石墨烯)結構，層內原子通過強共價鍵結合，層與層之間存在弱范德華力作用以及較高的理論容量(1062mAh/g)，因此受到人們的廣泛關注。[Gong,Y.J.；Yang,S.B.；Liu,Z.；Ma,L.L.；Vajtai,R.；Ajayan,P.M.: Graphene-Network-Backboned Architectures for High-Performance Lithium Storage.Adv Mater 2013,25,3979-3984.],[Chang,K.；Chen,W.X.: L-Cysteine-Assisted Synthesis of Layered MoS₂/Graphene Composites withExcellent Electrochemical Performances for Lithium Ion Batteries.Acs Nano2011, 5,4720-4728.],[Zhang,L.；Wu,H.B.；Yan,Y.；Wang,X.；Lou,X.W.:HierarchicalMoS₂microboxes constructed by nanosheets with enhanced electrochemicalproperties for lithium storage and water splitting.Energ Environ Sci 2014,7,3302-3306.]。然而，二維的MoS₂薄膜作為鋰離子電池負極時，在嵌脫鋰的過程中二硫化鉬層狀結發生較大的體積變化和晶格畸變，導致電極材料層狀結構坍塌、表面發生粉碎或者聚集，從而使電池循環過程中容量發生明顯衰減。針對此現象，大量的研究工作通過將石墨烯、碳納米管、碳球等材料與MoS₂復合，抑制MoS₂在充放電過程中的體積改變，進一步提高其鋰離子電池的性能。 [Wang,J.Z.；Lu,L.；Lotya,M.；Coleman,J.N.；Chou,S.L.；Liu,H.K.；Minett,A. I.；Chen,J.:Development of MoS₂-CNT Composite Thin Film from LayeredMoS₂ for Lithium Batteries.Adv Energy Mater 2013,3,798-805.],[Xiao,J.；Wang,X.J.； Yang,X.Q.；Xun,S.D.；Liu,G.；Koech,P.K.；Liu,J.；Lemmon,J.P.:Electrochemically Induced High Capacity Displacement Reaction of PEO/MoS₂/Graphene Nanocomposites with Lithium.Adv Funct Mater 2011,21, 2840-2846.]。