[發明專利]一種電化學儲鋰的復合電極及其制備方法

在審

• 申請號: 201910519237.3
• 申請日: 2019-06-14
• 公開（公告）號: CN110350160A
• 公開（公告）日: 2019-10-18
• 發明（設計）人: 李丹;高根芳;宋文龍;陳衛祥;施璐;李靖;田慶山;甄愛鋼;羅秋月;陳羽婷
• 申請（專利權）人: 天能電池集團股份有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/58;H01M4/62;H01M4/136;H01M4/1397;B82Y30/00;H01M10/0525;H01M10/054
• 代理公司: 杭州賽科專利代理事務所(普通合伙) 33230
• 代理人: 馮年群

本發明公開了一種電化學儲鋰的復合電極及其制備方法，該復合電極用MoS₂?Bi₂S₃/石墨烯復合納米材料作為電化學儲鋰的活性物質。其制備步驟是：在氧化石墨烯存在的條件下，通過Bi(NO₃)₃、Na₂MoO₄和L?半胱氨酸的混合溶液在水熱條件下的水熱反應，制備得到Bi₂S₃?MoS₂/石墨烯復合納米材料，將得到的Bi₂S₃?MoS₂/石墨烯復合納米材料與乙炔黑、聚偏氟乙烯調成均勻的漿料，涂到銅箔上滾壓得到電化學儲鋰的復合電極。該復合電極具有電化學儲鋰可逆比容量高、循環性能穩定和高倍率充放電性能好的優點。

技術領域

本發明涉及一種電化學儲鋰復合電極及其制備方法，尤其涉及用Bi₂S₃-MoS₂/石墨烯復合納米材料作為電化學儲鋰活性物質的電化學儲鋰復合電極及其制備方法，屬于鋰離子電極材料及其在電化學儲鋰復合電極應用的技術領域。

背景技術

高性能電化學儲鋰的電極材料及其在電化學儲鋰電極中的應用對于高性能鋰離子電池的研發具有重要意義。MoS₂納米材料具有較高的電化學貯鋰容量(其理論容量為670mAh/g)，在高性能的鋰離子電池中具有廣泛的應用前景。但是，由于其較低的電導率和充放電過程中體積較大的變化，導致其在充放電過程中貯鋰容量的快速衰減。硫化鉍納米材料也是一種具有較高電化學貯鋰容量的鋰離子電池負極材料，但是單一的硫化鉍納米材料也同樣存在充放電過程中容量衰減較快的缺點。最近研究表明，由兩種不同的金屬硫化物復合形成的納米材料(如SnS₂-MoS₂和Ni₃S₂-MoS₂復合材料等)作為鋰離子電池負極材料的電化學儲鋰性能均高于單一的金屬硫化物納米材料。其電化學性能增強的原因是兩種不同的金屬硫化物形成的復合納米材料具有異質的復合結構和更多電化學鋰化-去鋰化的電對反應。盡管兩種不同的金屬硫化物形成的復合納米材料的電化學儲鋰性能有所改善，其較低的電導率還是影響了其電化學儲鋰性能的進一步增強。

石墨烯具有高的電導率和荷電遷移率、極大的比表面積、良好的柔性和化學穩定性。通過將硫化物納米材料與石墨烯復合，所制備的復合材料不僅具有高的電化學貯鋰容量，并具有穩定的充放電循環性能和顯著增強高倍率充放電特性。如：MoS₂-石墨烯復合材料，硫化鉍-石墨烯復合材料等均顯示了比單獨的MoS₂或硫化鉍具有更高的電化學貯鋰容量和更優異的充放電循環穩定性。但是這些復合材料的電化學貯鋰性能還有進一步提高的空間。

本發明提供了一種電化學儲鋰復合電極及其制備方法，該電化學儲鋰復合電極用Bi₂S₃-MoS₂/石墨烯復合納米材料為電化學儲鋰的活性物質。與用MoS₂/石墨烯和Bi₂S₃/石墨烯復合納米材料為電化學儲鋰活性物質制備的復合電極，本發明用Bi₂S₃-MoS₂/石墨烯復合納米材料作為電化學儲鋰活性物質所制備的復合電極具有更高的電化學儲鋰可逆比容量、優異的循環性能和進一步顯著增強的高倍率充放電特性。但是，到目前為止，這種用Bi₂S₃-MoS₂/石墨烯復合納米材料為電化學儲鋰活性物質的復合電極及其制備方法還未見公開報道。

發明內容