[發明專利]一種二硫化錫復合柔性碳布電極材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202010340583.8
• 申請日: 2020-04-26
• 公開（公告）號: CN111509230B
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發明（設計）人: 羅磊;沙莎;蔡光明;張如全;鄧中民
• 申請（專利權）人: 武漢紡織大學
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M4/58;H01M10/0525
• 代理公司: 北京睿智保誠專利代理事務所(普通合伙) 11732
• 代理人: 周新楣

本發明提供了一種簡單的二硫化錫復合柔性碳布電極材料的制備方法，包括1)將碳布放入硝酸和鹽酸混合水溶液中浸漬，然后依次用丙酮、去離子水、無水乙醇各超聲洗滌一次，真空干燥后待用；2)將錫鹽在無水乙醇中溶解，隨后將步驟1)中得到的碳布放入浸泡，然后取出并冷凍干燥；3)將步驟2)中得到的碳布與硫源分別放入剛玉舟的兩端，將所述剛玉舟放入馬弗爐中，其中含硫源一端靠近進氣口，含碳布一端靠近出氣口，在惰性氣體保護下硫化，即可在碳布上原位生長二硫化錫納米片，待冷卻后，得到所述二硫化錫復合柔性碳布復合電極材料。所述方法加工成本低、高效節能，得到的電極材料用于鋰離子電池負極材料時具有高可逆比容量和優異循環穩定性。

技術領域

本發明屬于納米材料和化學電源技術領域，具體涉及一種二硫化錫復合柔性碳布電極材料及其制備方法。

背景技術

自20世紀90年代鋰離子電池得到商業化推廣以來，引發了世界范圍內的研究熱潮。因具有高能量密度、無記憶效應、循環壽命長和環境友好等特點，鋰離子電池被廣泛用于日常生活和生產中。而現今商業用鋰電池中正、負極材料由于很難滿足更高容量和高能量密度要求，越來越制約著鋰電池的發展。尤其在當今能源短缺嚴重，新型儲能器件快速發展的時代，開發性能優異的電極材料體系已成為研發高性能鋰離子電池的關鍵共性問題。

負極材料作為鋰離子受體在鋰離子電池中扮演著重要角色。負極材料的好壞直接影響到電池的電化學性能。傳統碳類負極材料由于過低的理論比容量(～372mAh/g)極大限制了鋰離子電池能量密度進一步提升，難以滿足人們對高性能鋰離子電池負極的要求。插層硫化物的出現為鋰離子電池負極材料研發提供了新思路。二硫化錫(SnS₂)是一類層狀結構，其特殊的類石墨結構為鋰離子插入提供了空間，對鋰離子的存儲起到促進作用，使其作為負極材料具有比傳統碳類材料更高的理論比容量，故SnS₂被認為是一種很好的嵌鋰材料。但SnS₂負極在發展過程中仍存在諸多技術瓶頸：如脫嵌鋰過程中會發生較大體積膨脹，易造成電極粉化和結構坍塌而喪失電化學活性，且SnS₂屬于n型半導體材料，其電導率相對較低。

為了改善SnS₂的電化學性能，研究人員一方面通過制備納米結構SnS₂減緩體積變化，另一方面通過添加碳類材料(包括碳管、碳纖維、石墨烯和碳布等)增加導電性。事實證明上述方式能很好提高SnS₂的電化學性能，但大多都是通過水熱法獲得，工藝過程較復雜，能耗較大。

發明內容

針對現有技術的缺點和不足，本發明的目的是提供一種簡單的二硫化錫復合柔性碳布電極材料及其制備方法，所述方法加工成本低、工藝操作簡單、高效節能，得到的電極材料用于鋰離子電池負極材料時具有高可逆比容量和優異循環穩定性。

為了實現上述目的，本發明提供了一種二硫化錫復合柔性碳布電極材料的制備方法，包括以下步驟：

1)將碳布放入硝酸和鹽酸混合水溶液中浸漬活化，然后依次用丙酮、去離子水、無水乙醇各超聲洗滌一次，真空干燥后待用；

2)將錫鹽在無水乙醇中溶解，隨后將步驟1)中得到的碳布放入浸泡，然后取出并冷凍干燥；

3)將步驟2)中得到的碳布與硫源分別放入剛玉舟的兩端，將所述剛玉舟放入馬弗爐中，其中含硫源一端靠近進氣口，含碳布一端靠近出氣口，在惰性氣體保護下硫化，即可在碳布上原位生長二硫化錫納米片，待冷卻后，得到所述二硫化錫復合柔性碳布電極材料。

在上述技術方案的基礎上，本發明還可以有如下進一步的具體選擇或優化選擇。

優選的，在步驟1)中，所述硝酸和鹽酸在混合水溶液中的質量分數均為10％，所述碳布與所述硝酸和鹽酸混合水溶液的用量比為8cm²:50mL。