[發明專利]一種高振實密度鈉離子電池負極材料的制備方法

在審

• 申請號: 201811266656.2
• 申請日: 2018-10-29
• 公開（公告）號: CN109360987A
• 公開（公告）日: 2019-02-19
• 發明（設計）人: 李彥娟;閆霄;劉立淮;石容嘉
• 申請（專利權）人: 江蘇師范大學
• 主分類號: H01M4/58
• 分類號: H01M4/58;H01M10/054
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 周敏

一種高振實密度鈉離子電池負極材料的制備方法，包括步驟：將鉬源和硫源分散到有機溶液中；材料溶劑熱的方法進行材料的合成；將反應后的物質清洗后獲得MoS₂材料；為了進一步提高材料的結晶度，在一定氣氛下對材料進行高溫熱處理。本發明的一種高振實密度鈉離子電池負極材料的制備方法利用了溶劑熱合成技術，通過調控合成條件構筑了具有優異振實密度的MoS₂材料，作為鈉離子電池負極材料，具有優異的電化學性能；制備方法簡單易行、環境友好，并且能夠實現對MoS₂的振實密度進行精細調控，容易實現規模化的生產。

技術領域

本發明涉及電池負極材料，尤其涉及一種高振實密度鈉離子電池負極材料的制備方法。

背景技術

鋰離子電池是目前應用最為廣泛的能源存儲與轉換設備，但鋰元素在地殼中的豐度僅為0.006％，不僅儲量稀少，而且在全球范圍內分布不均，因此很難實現大規模、可持續的開發和利用。為使二次電池獲得更為廣泛的應用，特別是應用于大規模綠色電網儲能方面，亟需發展一種綜合效能優異的新電池儲能系統。相比于鋰而言，鈉元素在地殼中的含量要豐富得多，豐度高達2.64％，高居地殼中金屬元素儲量排行的第四位，同時海洋中含有大量的鈉，提取也非常的簡單。從化學角度來看，鋰和鈉處于同一主族，化學性質極為相近；另外，相關研究發現鈉離子電池通常表現為與鋰離子電池相似的電化學性能，因此開展鈉離子電池相關工作是切實可行的，這對維持能源的可持續發展有著重要的現實意義。

目前，鈉離子電池通常采用一些層狀或者橄欖石結構的化合物作為正極材料，這些材料大多由鋰離子電池正極材料演變而來，電化學性能頗為理想。相比于正極材料，鈉離子電池負極材料的研究和開發面臨著較大的困難和挑戰。石墨是鋰離子電池中應用最為廣泛的負極材料，但在前期的研究中科研工作者發現石墨的層間距不足以使鈉離子進行穩定的脫嵌。尋求合適的負極材料還面臨著巨大的挑戰。

一系列具有層狀結構的過渡金屬硫化物，MoS₂、WS₂、SnS、SnS₂等，被證實具有一定的儲鈉能力。其中，具有高可逆理論比容量的MoS₂(670mA h g^-1)被認為是一種非常有前途的鈉離子電池負極材料。目前，科研工作者通過調控MoS₂的形貌，可以有效的提高MoS₂的儲鈉能力。但是，目前的研究表明：要獲得高的電化學性能，材料需要具有進行納米化處理。納米化能減小鈉離子和電子的傳輸路徑，提高材料的電化學性能。但是，納米化的材料具有較低的振實密度，這非常不利于實際應用。因此，獲得高性能/高振實密度的MoS₂材料還面臨著很大的挑戰。

發明內容

本發明的目的在于提供一種具有高振實密度/高電化學的鈉離子電池MoS₂負極材料的制備方法。

為實現上述發明目的，本發明的技術方案如下：

一種高振實密度鈉離子電池負極材料的制備方法，包括步驟：

S1：將鉬源和硫源分散到有機溶劑中得混合液；

S2：將步驟S1中的混合液裝入反應釜，進行溶劑熱反應；

S3：將步驟S2中反應后的混合液進行清洗和烘干，獲得MoS₂材料。

作為本發明進一步優選的技術方案，所述步驟S3之后還包括步驟S4：將步驟S3獲得的MoS₂材料在燒結氣氛中進行熱處理。

作為本發明進一步優選的技術方案，所述步驟S4中的燒結溫度為800℃，燒結時間為2h。

作為本發明進一步優選的技術方案，所述步驟S4中的燒結氣氛為氮氣、氬氣、氬氣與氫氣混合氣氛中的至少一種。