[發明專利]一種MoS2

有效

• 申請號: 201711054260.7
• 申請日: 2017-10-31
• 公開（公告）號: CN107799757B
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發明（設計）人: 馮紅彬;馮夢;張慧珍;趙修松
• 申請（專利權）人: 青島大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/58;H01M4/583;H01M4/62;H01M10/054;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 青島發思特專利商標代理有限公司 37212
• 代理人: 鞏同海

本發明涉及鈉離子電池技術領域，具體而言，涉及一種MoS₂/氮摻雜碳管復合材料及其制備方法和應用。以廉價的三聚氰胺海綿為模板材料，在水熱條件下，在海綿纖維表面生長一層MoS₂，然后在氬氣保護下高溫煅燒，海綿纖維由內向外收縮塌陷，生長成一種獨特的三維中空結構，外層均勻生長了一層MoS₂納米片，內層為氮摻雜碳管的結構，不僅有利于電解液的流動，而且有利于電子的快速轉移，內壁為氮摻雜碳管，大量的氮為反應增加了許多活性位點，這種材料作為鈉離子電池負極材料獲得了非常優異的循環性能和倍率性能。

技術領域

本發明涉及鈉離子電池技術領域，具體而言，涉及一種MoS₂/氮摻雜碳管復合材料及其制備方法和應用。

背景技術

隨著社會的不斷發展，人類對能源的需求與日劇增，由此帶來的霧霾、溫室效應以及生態失衡等環境問題給社會的可持續發展帶來了極大的負面影響。因此，改變不合理的能源結構，建立高效的清潔的能源體系，開發可再生新能源體系以及大規模化儲能是人們亟待解決的重要問題。其中鋰離子電池能量密度高、循環壽命長等優點得到最先發展，但由于鋰資源的稀缺性，鋰離子電池的大規模應用勢必會帶來資源和成本問題。因此，發展廉價高效的新型儲能電池是大規模儲能領域的重要研究方向。其中，鈉離子電池因鈉元素在地殼中儲量豐富(地殼中鈉資源占2.75％，鋰資源僅占0.065％)，而且分布廣泛，海洋中就含有大量氯化鈉，因此，鈉鹽價格比鋰鹽更低廉，且不受資源限制，一直被認為是鋰離子電池理想的替代品。但鈉離子更大的半徑使傳統的鋰離子電池的負極材料不再適用，因此開發鈉離子電池的負極材料成為重中之重。

目前研究較多的鈉離子負極材料主要是各種碳基材料(石墨、中間相碳微球、硬碳等) 以及金屬基材料(金屬合金、金屬氧化物及金屬硫化物等)。二維層狀過渡金屬硫化物由于具有低成本和高理論比容量的特點，成為一個重要的發展方向。MoS₂具有類似石墨的典型層狀結構，MoS₂層狀結構為三明治的層狀結構，其層內是很強的共價鍵(S-Mo-S)，層間是較弱的范德華力，層與層之間容易剝離。MoS₂較弱的層間作用力和較大的層間距允許通過插入反應在其層間引入外來的原子或分子。這樣的特性使MoS₂材料可以作為插入反應的主體材料，很容易實現鈉離子的可逆電化學脫嵌。因此，MoS₂是一種有發展前途的用于高性能電池的電極材料。二硫化鉬具有理論容量高的優點，但是MoS₂的循環性能、倍率性能較差，因此，提高其穩定性成為開發MoS₂復合材料的重點。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種MoS₂/氮摻雜碳管復合材料及其制備方法和應用，以廉價的三聚氰胺海綿為模板材料，在水熱條件下，在海綿纖維表面生長一層MoS₂，然后在氬氣保護下高溫煅燒，海綿纖維由內向外收縮塌陷，生長成一種獨特的三維中空結構，外層均勻生長了一層MoS₂納米片，內層為氮摻雜碳管的結構，不僅有利于電解液的流動，而且有利于電子的快速轉移，內壁為氮摻雜碳管，大量的氮為反應增加了許多活性位點，這種材料作為鈉離子電池負極材料獲得了非常優異的循環性能和倍率性能。

為了實現上述目的，本發明采用以下的技術方案：

一種MoS₂/氮摻雜碳管復合材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)將三聚氰胺海綿在稀鹽酸中浸泡，以去除其中雜質，然后用去離子水洗滌至中性，并將其烘干；

(2)將步驟(1)所得的酸處理的三聚氰胺海綿在空氣或惰性氣氛下進行燒結，得到預碳化的三聚氰胺海綿；

(3)將鉬酸銨或鉬酸鈉加入去離子水中配制成溶液，然后加入硫脲作為硫源，充分攪拌；