[發(fā)明專利]一種殼-核結(jié)構(gòu)的分級多孔碳包覆MoS2

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• 申請日: 2020-11-13
• 公開（公告）號: CN112374539A
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馮程程
• 申請（專利權(quán)）人: 安徽晟源環(huán)保新型材料有限公司宿馬分公司
• 主分類號: C01G39/06
• 分類號: C01G39/06;C01B32/348;C01B32/318;H01M4/36;H01M4/58;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 北京恒泰銘睿知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11642
• 代理人: 蘇天功

本發(fā)明涉及鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，且公開了一種殼?核結(jié)構(gòu)的分級多孔碳包覆MoS₂的負(fù)極材料，MoS₂納米花具有超高的比表面積，有利于暴露更多的鋰離子嵌脫位點，用卡拉膠包覆MoS₂納米花，在引發(fā)劑作用下，卡拉膠與丙烯腈共聚，得到聚丙烯腈接枝卡拉膠包覆MoS₂納米花，經(jīng)過預(yù)氧化和碳化，得到氮摻雜多孔碳包覆MoS₂，孔隙結(jié)構(gòu)豐富，增大了與電解液的接觸面積，N摻雜提高了多孔碳的穩(wěn)定性和導(dǎo)電性，MoS₂在多孔碳上高度分散，減少團(tuán)聚，提高了倍率性能和理論比容量，同時多孔碳包覆MoS₂，提高了負(fù)極材料的循環(huán)穩(wěn)定性和導(dǎo)電性，使得殼?核結(jié)構(gòu)的分級多孔碳包覆MoS₂的負(fù)極材料具有優(yōu)異的導(dǎo)電性、理論比容量、循環(huán)穩(wěn)定性、倍率性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種殼-核結(jié)構(gòu)的分級多孔碳包覆MoS₂的負(fù)極材料及其制法。

背景技術(shù)

鋰離子電池具有較大的能量密度、較好的循環(huán)壽命等優(yōu)點，在手機、電動汽車等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，而目前鋰離子電池的負(fù)極材料主要是石墨，但是其理論比容量較低，無法滿足人們對于大容量的追求，MoS₂、SnS₂、FeS₂等過渡金屬硫化物是由共價鍵結(jié)合的X-M-X型三分子層的類似于三明治型層狀結(jié)構(gòu)組成，層間存在較弱的范德華力和較大的層間距，有利于鋰離子的嵌入和脫出，具有優(yōu)異的理論比容量。

其中MoS₂具有優(yōu)異的理論比容量和較低的成本，在鋰離子電池負(fù)極材料上具有廣闊的應(yīng)用前景，但是較弱的范德華力使其容易團(tuán)聚，且導(dǎo)電性較差、體積效應(yīng)嚴(yán)重，會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)粉化，使得MoS₂負(fù)極材料的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能較差，多孔碳具有優(yōu)異的導(dǎo)電性、化學(xué)穩(wěn)定性、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和較高的比表面積，采用多孔碳包覆MoS₂，可以改善MoS₂的分散性和導(dǎo)電性，從而提高M(jìn)oS₂負(fù)極材料的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能，同時元素?fù)诫s可以進(jìn)一步改善多孔碳的電化學(xué)性質(zhì)。

(一)解決的技術(shù)問題

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種殼-核結(jié)構(gòu)的分級多孔碳包覆MoS₂的負(fù)極材料及其制法，解決了MoS₂負(fù)極材料的導(dǎo)電性、循環(huán)穩(wěn)定性、倍率性能較差的問題。

(二)技術(shù)方案

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種殼-核結(jié)構(gòu)的分級多孔碳包覆MoS₂的負(fù)極材料，所述殼-核結(jié)構(gòu)的分級多孔碳包覆MoS₂的負(fù)極材料制備方法如下：

(1)向反應(yīng)瓶中加入去離子水、硫代乙酰胺、硅鎢酸、鉬酸鈉，三者的質(zhì)量比為100-130:100-130:100，分散均勻，移入反應(yīng)釜內(nèi)置于水熱裝置中，在160-200℃下反應(yīng)18-36h，冷卻至室溫，用稀氫氧化鈉溶液、無水乙醇、去離子水洗滌干凈并干燥，得到二硫化鉬納米花；

(2)向反應(yīng)瓶中加入氫氧化鈉溶液、卡拉膠，在80-110℃下分散均勻，加入二硫化鉬納米花，分散均勻，得到混合溶液，向另一反應(yīng)瓶中加入體積比為20-35:2-5:100的三氯甲烷、司班80、環(huán)己烷，分散均勻，將其倒入混合溶液，用乳化機乳化10-25min，加入環(huán)氧氯丙烷，在30-50℃下反應(yīng)3-5h，蒸干溶劑，用無水乙醇洗滌干凈并干燥，得到卡拉膠包覆二硫化鉬納米花；

(3)向反應(yīng)瓶中加入去離子水、卡拉膠包覆二硫化鉬納米花、乳化劑十二烷基磺酸鈉、緩沖劑碳酸氫銨，在氮氣氛圍中，分散均勻，加熱至70-80℃，加入丙烯腈，分散均勻，加入引發(fā)劑過硫酸銨，攪拌反應(yīng)30-90min，加入甲醇，靜置沉淀3-5h，過濾，置于甲醇中浸泡純化，干燥，得到聚丙烯腈接枝卡拉膠包覆二硫化鉬納米花；