[發明專利]一種納米復合材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201710230142.0
• 申請日: 2017-04-10
• 公開（公告）號: CN107069003B
• 公開（公告）日: 2019-07-05
• 發明（設計）人: 安長華;李闖;王淑濤;王兆杰;張軍
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/38;H01M4/58;H01M10/054;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 石家莊開言知識產權代理事務所(普通合伙) 13127
• 代理人: 徐忠麗

本發明提供了一種納米復合材料及其制備方法和應用，所述納米復合材料為MoS₂超薄納米片與Sb納米片的嵌覆復合結構，屬于鈉離子電池電極材料制備技術領域。利用溶劑熱法一步合成MoS₂/Sb納米復合材料，MoS₂可以有效緩解Sb在充放電過程中的體積擴張，Sb可以阻止MoS₂納米片的疊加，通過兩種材料的協同效應，提高了復合材料作為鈉離子電池負極材料的循環穩定性及儲鈉性能。本發明制備過程簡單，重復性高，產物穩定且周期短，利于方便生產。經該方法所得到的MoS₂/Sb復合材料具有二維嵌覆結構，作為鈉離子電池負極材料具有高的可逆比容量，優異的循環穩定性的特點。

技術領域

本發明屬于鈉離子電池電極材料制備領域，具體涉及一種納米復合材料及其制備方法和應用，該納米復合材料為嵌覆結構MoS₂/Sb鈉離子電池負極材料，還涉及一種采用溶劑熱方法制備嵌覆結構的MoS₂/Sb高性能鈉離子電池負極材料的方法。

背景技術

隨著人們對于可再生能源及新能源的廣泛關注，以及新能源汽車及智能電網的大力發展，研究高效便捷的儲能技術已成為世界范圍內的研究熱點。相較于鋰離子電池受困于全球鋰資源的匱乏，鈉離子電池因具有與鋰離子電池相似的物理化學性質及儲量豐富、價格低廉等優勢而具有非常廣闊的應用前景。

鈉離子電池相較于鋰離子電池在電極材料方面又有著較為明顯的差異，例如石墨已經廣泛應用于商業鋰離子電池中，并具有很高的理論容量，但卻不能應用于鈉離子電池中。因此，探索具有應用價值的鈉離子電池負極材料一直是研究者們的目標。

發明內容

本發明提供了一種納米復合材料及其制備方法和應用，該納米復合材料為嵌覆結構MoS₂/Sb鈉離子電池負極材料，該方法制備過程簡單，可重復性高，產物性能穩定，反應周期短，經該方法制備的MoS₂/Sb鈉離子電池負極材料具有二維嵌覆結構，可逆比容量高，循環穩定性好的特點。

本發明采用以下技術方案予以實現：

一種納米復合材料，所述納米復合材料為MoS₂超薄納米片與Sb納米片的嵌覆復合結構。

上述的嵌覆結構MoS₂/Sb復合材料的制備方法步驟如下：

(1)在10-20mL乙二醇中加入0.05-0.3g MoO₃及1-1.5g Na₂S，磁力攪拌后得到溶液A；

(2)在10-20mL乙二醇中加入0.2-0.3g SbCl₃，經磁力攪拌得到溶液B；

(3)在穩定的磁力攪拌條件下，將溶液B逐滴加入溶液A中，滴加完畢后將所得的混合溶液轉移至含有聚四氟乙烯內襯的不銹鋼高壓反應釜中，將反應釜放入電熱鼓風干燥箱中，溫度維持在180-200℃，反應12-24h后，自然冷卻至室溫。

(4)產物離心分離，并用去離子水和乙醇沖洗若干次后置于真空干燥箱內干燥6-12h。

本發明還公開了采用上述合成方法制備的嵌覆結構MoS₂/Sb用作鈉離子電池負極材料。

其中，金屬Sb因為可以與鈉發生合金化反應具有很高的理論容量(660mAh/g)，從而吸引了很多研究人員的關注，但其在與鈉發生反應的過程中具有嚴重的體積擴張效應而具有較差的循環穩定性能，從而限制了其進一步的應用。