[發(fā)明專利]一種復(fù)合材料、其制備方法及在鋰離子電池中的應(yīng)用有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201810020231.7 | 申請日： | 2018-01-09 |
| 公開（公告）號： | CN108269982B | 公開（公告）日： | 2020-07-31 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 胡翔;溫珍海 | 申請（專利權(quán)）人： | 中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所 |
| 主分類號： | H01M4/36 | 分類號： | H01M4/36;H01M4/58;H01M4/62;H01M10/0525 |
| 代理公司： | 北京元周律知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11540 | 代理人： | 張瑩 |
| 地址： | 350002 福建*** | 國省代碼： | 福建;35 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 復(fù)合材料 制備 方法 鋰離子電池 中的 應(yīng)用 | ||
本申請公開了一種復(fù)合材料，其特征在于，包括空心碳球、MoS2納米片和石墨烯；所述MoS2納米片修飾于空心碳球表面；所述空心碳球負(fù)載于石墨烯中。通過將層狀過渡金屬硫化物納米片修飾在空心碳球表面并且宿主在石墨烯網(wǎng)絡(luò)中，組成的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不僅改善過渡金屬硫化物的導(dǎo)電性，而且為過渡金屬硫化物在電池循環(huán)過程中所產(chǎn)生的體積膨脹提供有效的緩沖空間，大大改善了其作為鋰離子電池負(fù)極材料的電化學(xué)性能。
技術(shù)領(lǐng)域
本申請涉及一種復(fù)合材料、其制備方法及在鋰離子電池中的應(yīng)用，屬于無機材料和鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)
鋰離子電池由于其杰出的性能優(yōu)勢，比如高能量密度、無記憶效應(yīng)和長循環(huán)壽命等等，在當(dāng)前廣泛使用的便捷式電子設(shè)備、電動汽車和綠色電網(wǎng)儲能方面成為主導(dǎo)能源。然而，商用的石墨碳基負(fù)極材料無法滿足高性能鋰離子電池的需求。因此，開發(fā)具有高比容量和長循環(huán)壽命是鋰離子電池最主要的研究方向。
最近，層狀過渡金屬硫化物如二硫化鉬、二硫化鎢、二硫化錫等在鋰離子電池領(lǐng)域受到了人們的廣泛關(guān)注。尤其是二硫化鉬基復(fù)合材料，其具有0.62nm大的層間距，為鋰離子在循環(huán)過程的嵌入/脫出提供有效的擴散途徑，且在電化學(xué)反應(yīng)過程中發(fā)生四電子轉(zhuǎn)移，因而獲得670 mAh g?1的理論容量，是石墨碳基負(fù)極材料的兩倍。然而二硫化鉬在充放電過程中產(chǎn)生較大的體積效應(yīng)，并且層狀結(jié)構(gòu)的二維納米片很容易發(fā)生堆疊，從而導(dǎo)致容量的快速衰減，限制了它的實際應(yīng)用。因此，如何通過簡單經(jīng)濟的方法改善二硫化鉬基復(fù)合材料的穩(wěn)定性，從而獲得優(yōu)異性能的二硫化鉬基鋰離子電池負(fù)極材料顯得至關(guān)重要，這也是當(dāng)前研究的難點問題。
發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本申請的一個方面，提供了一種復(fù)合材料，該復(fù)合材料的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不僅改善過渡金屬硫化物的導(dǎo)電性，而且為過渡金屬硫化物在電池循環(huán)過程中所產(chǎn)生的體積膨脹提供有效的緩沖空間，大大改善了其作為電池負(fù)極材料的電化學(xué)性能。
所述復(fù)合材料，其特征在于，包括空心碳球、MoS2納米片和石墨烯；
所述MoS2納米片修飾于空心碳球表面；
所述空心碳球負(fù)載于石墨烯中。
作為一種實施方式，所述MoS2納米片為晶體，化學(xué)式為MoS2，六方晶系，P63/MMC空間群，晶胞參數(shù)a= b=3.14~3.16，c=12.2~12.6，
優(yōu)選地，所述空心碳球的粒徑為150nm~300nm，所述MoS2納米片的粒徑為10~60nm。
根據(jù)本申請的又一方面，提供一種制備所述復(fù)合材料的方法，其特征在于，至少包括以下步驟：
a）獲得空心酚醛樹脂球；
b）將空心酚醛樹脂球置于含有有機銨鹽的溶液中，得到表面氨功能化的空心酚醛樹脂球；
c）將表面氨功能化的空心酚醛樹脂球和硫代鉬酸銨溶于溶劑中得到溶液Ⅰ，然后向溶液Ⅰ中加入含有氧化石墨烯的溶液II，得到混合物A；
d）將混合物A置于170~190℃下反應(yīng)8~16小時，得到前驅(qū)體凝膠B；
e）將前驅(qū)體凝膠B置于氫氣與惰性氣體的混合氣中，以1~3℃/min的升溫速率升溫至700~800℃，保溫1~3h，即得所述復(fù)合材料。
作為一種實施方式，步驟a）中所述空心酚醛樹脂球通過包括以下步驟的方法制備得到：
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