[發明專利]一種TiS2

有效

• 申請號: 201910292425.7
• 申請日: 2019-04-12
• 公開（公告）號: CN110048102B
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發明（設計）人: 田小東;呂顯國;褶春波;張耀
• 申請（專利權）人: 欣旺達電動汽車電池有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/58;H01M4/62;H01M10/0525;B82Y30/00
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本發明公開了一種TiS₂@石墨烯的復合納米材料的制備方法與在鋰離子電池中的應用，屬于鋰離子電池材料技術領域。該制備方法為：將氧化石墨超聲分散在十八烯中得到氧化石墨烯懸濁液；將鈦源、硫源、油酸、十八烯和氧化石墨烯懸濁液攪拌均勻，升溫到260?320℃，在惰性氣氛下反應0.5?3h，反應物經過離心分離、干燥得到TiS₂@石墨烯的復合納米材料。將本發明所得的材料用于鋰離子電池負極材料時，具有較高的比容量和較好的循環性能。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池材料技術領域，具體涉及一種TiS₂@石墨烯復合納米材料及其制備方法與在鋰離子電池中的應用。

背景技術

隨著便攜式電子設備的迅猛發展，純電動或混合電動汽車日益增加的需求，以及可再生能源技術對電網規模儲能的要求，人們迫切需要發展高能量密度、高功率密度和長壽命循環的可再充電儲能技術。可充電鋰離子電池作為綠色能源之一，受到了極大的關注。目前商業上使用的鋰離子電池負極材料大多數是石墨材料，其理論容量只有372 mAh/g，極大地限制石墨商業化的發展。

過渡金屬二硫化物因其獨特的層狀結構、高理論比容量和高電導率被認為是有前途的鋰電池負極材料。在不同過渡金屬二硫化合物中，TiS₂具有質量較輕、價格較為便宜的、鋰離子擴散速率較快和放電/充電過程中體積變化很小等特點。然而，TiS₂電極會發生不可逆的變化，如表面鈍化、化學結構變形和鋰枝晶的形成，這些會嚴重影響電池的性能。對此，解決方式之一是將TiS₂中引入碳材料，一方面可以提高復合物的導電性，另一面是碳材料可以緩沖脫嵌鋰導致的體積變化。有研究表明，將CNTs摻雜到TiS₂并應用到鋰離子電池負極材料，初始容量有450mAh/g，在循環50圈后能保持80%。然而該方法只是將CNTs和TiS₂進行簡單的物理混合，并未形成功能化的結構，因而其改善效果有限。

本發明通過簡單的溶劑熱法，成功合成了TiS₂@石墨烯復合納米材料。當用于鋰離子電池負極材料時TiS₂@石墨烯納米材料具有優異的循環穩定性，在200mA/g的電流密度下循環200圈后，材料能保持728mAh/g的可逆容量。本發明對開發功能化納米材料的方法具有重大意義。

發明內容

為了彌補現有技術的不足，本發明首要目的是提供一種TiS₂@石墨烯復合納米材料的制備方法。

本發明另一目的是提供一種通過上述方法制備得到的TiS₂@石墨烯復合納米材料。

本發明再一目的是提供上述TiS₂@石墨烯復合納米材料作為高性能鋰離子電池負極材料的應用。

本發明目的通過以下技術方案實現。

一種TiS₂@石墨烯復合納米材料的制備方法，該方法為溶劑熱，具體包括以下步驟：

（1）將氧化石墨超聲分散于十八烯中中得到氧化石墨烯懸濁液；

（2）在反應容器里面加入TiCl₄、油酸、十八烯和（1）中的氧化石墨烯懸濁液，均勻攪拌10min；

（3）在反應容器里面加入Na₂S，其中鈦源與硫源的物質的量之比為1:1-1:10，用機械泵抽出氣體后通入保護氣，然后升溫到260-320℃，冷凝回流維持0.5-3h。待反應結束后，冷卻到室溫，用環己烷和乙醇（1:1）的混合溶劑清洗，然后再離心分離得到沉淀，所述沉淀即為TiS₂@石墨烯的復合物。

進一步的，上述通入的保護氣為惰性氣體，如氮氣、氬氣；

進一步的，所述氧化石墨是通過采用Hummers法合成的氧化石墨烯；