[發(fā)明專利]一種三維SnS2

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011022905.0
• 申請(qǐng)日: 2020-09-25
• 公開（公告）號(hào): CN112164787B
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊永鳳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖南博邦山河新材料有限公司
• 主分類號(hào): H01M4/58
• 分類號(hào): H01M4/58;H01M4/62;H01M10/0525;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 北京高航知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11530
• 代理人: 劉艷玲

本發(fā)明涉及鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，且公開了一種三維SnS₂修飾N摻雜介孔碳的鋰離子電池負(fù)極材料，SnS₂具有獨(dú)特的三維六邊形納米片結(jié)構(gòu)，增加SnS₂結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，增大比表面積，縮短鋰離子擴(kuò)散路徑，有利于暴露更多的活性位點(diǎn)，以炭黑M1400、六亞甲基亞胺分別為硬模板、有機(jī)模板劑，經(jīng)熱活化得到介孔MCM?22分子篩，再以乙基紫同時(shí)作為碳源和氮源，通過煅燒，得到三維SnS₂修飾N摻雜介孔碳，其多孔結(jié)構(gòu)提供豐富的鋰離子擴(kuò)散路徑，摻雜的氮原子提供更多的活性位點(diǎn)，增強(qiáng)鋰離子電池負(fù)極材料的性能，同時(shí)SnS₂生長(zhǎng)在N摻雜介孔碳的復(fù)合結(jié)構(gòu)中，有效的緩解SnS₂的體積膨脹，提高SnS₂負(fù)極材料的導(dǎo)電性和倍率性能，具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性和優(yōu)異的實(shí)際比容量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種三維SnS₂修飾N摻雜介孔碳的鋰離子電池負(fù)極材料。

背景技術(shù)

近年來(lái)，隨著新能源汽車的快速發(fā)展，人們對(duì)于續(xù)航里程的要求不斷提高，使得鋰離子電池的電極材料向著能量密度高、使用壽命長(zhǎng)的方向發(fā)展，其中正負(fù)極材料的儲(chǔ)鋰能力是決定鋰離子電池能量密度的核心要素，目前，鋰離子電池已經(jīng)投入商業(yè)化使用，但其負(fù)極材料大多為石墨材料，雖然石墨的成本低、產(chǎn)率高、循環(huán)壽命較長(zhǎng)，但是石墨的理論比容量較低、倍率性較差，使得人們對(duì)大容量高倍率性能的負(fù)極材料展開研究。

目前，錫基材料因?yàn)槠淅碚摫热萘枯^高、成本較低、儲(chǔ)量豐富等優(yōu)點(diǎn)而走入人們的視線，SnS₂的結(jié)構(gòu)為Sn原子位于兩層密集排列的S原子之間，相鄰的兩個(gè)S原子層通過范德華力連接，當(dāng)SnS₂作為鋰離子電池負(fù)極材料的時(shí)候，其理論比容量近乎是石墨的理論比容量的兩倍，使得錫基材料成為研究的熱點(diǎn)。

雖然SnS₂作為鋰離子電池負(fù)極材料有著優(yōu)異的性能，但是其缺陷同樣較為明顯：(1)在鋰的嵌入和脫出過程中，在體積變化較大的時(shí)候，會(huì)使電極粉碎脫離，使得理論比容量快速衰減；(2)SnS₂的本征導(dǎo)電性較差，使得倍率性較差；(3)SnS₂被還原成Sn單質(zhì)的時(shí)候，容易發(fā)生團(tuán)聚，為了解決上述問題，我們采用三維SnS₂修飾N摻雜介孔碳的方式解決這個(gè)問題，三維SnS₂六邊形納米片具有良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和較大的比表面積，可以減少充放電過程中因?yàn)轶w積變化產(chǎn)生的物理應(yīng)力，同時(shí)可以縮短鋰離子的擴(kuò)散路徑，同時(shí)，借助介孔MCM-22分子篩制備得到的N摻雜介孔碳，其多孔結(jié)構(gòu)可以提供豐富的鋰離子擴(kuò)散路徑，摻雜的氮原子可以提供更多的活性位點(diǎn)，增強(qiáng)鋰離子電池負(fù)極材料的性能。

(一)解決的技術(shù)問題

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種三維SnS₂修飾N摻雜介孔碳的鋰離子電池負(fù)極材料，解決了SnS₂電極材料循環(huán)穩(wěn)定性差、倍率性能不好的問題。

(二)技術(shù)方案

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種三維SnS₂修飾N摻雜介孔碳的鋰離子電池負(fù)極材料，所述三維SnS₂修飾N摻雜介孔碳的鋰離子電池負(fù)極材料制備方法如下：

(1)向燒杯中加入去離子水、四氯化錫、硫脲，其中二者的物質(zhì)的量比為20-30:100，將超聲分散均勻，混合液裝入反應(yīng)釜置于烘箱中，在160-200 ℃下進(jìn)行水熱反應(yīng)4-8h，冷卻、過濾、洗滌并干燥，得到三維SnS₂六邊形納米片；

(2)向燒杯中加入硅溶膠、硫酸鋁、氫氧化鈉，攪拌均勻后加入炭黑 M1400和六亞甲基亞胺，攪拌均勻后得到凝膠，將凝膠裝入反應(yīng)釜置于烘箱中，在130-170℃下進(jìn)行熱處理60-80h，冷卻、過濾、洗滌并干燥，得到介孔MCM-22分子篩；