[發(fā)明專利]一種三維管狀二硫化鉬復(fù)合細(xì)菌纖維素膜電極材料及制備方法

有效

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• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號: CN112490449B
• 公開（公告）日: 2021-11-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 胡沖麗;杜小君
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇日御光伏新材料科技有限公司
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M4/58;H01M10/0525;B82Y40/00;B82Y30/00
• 代理公司: 北京華仁聯(lián)合知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11588
• 代理人: 國紅

本發(fā)明涉及一種三維管狀二硫化鉬復(fù)合細(xì)菌纖維素膜電極材料及制備方法，其中MoS₂以BCM為基體促進(jìn)電解質(zhì)離子的插入和提取，細(xì)菌纖維素膜(BCM)和三維(3D)管狀二硫化鉬(MoS₂)的組合可產(chǎn)生顯著的協(xié)同效應(yīng)，對于MoS₂/BCM顆粒復(fù)合材料，當(dāng)BCM顆粒與MoS₂的質(zhì)量比為2：1時，制備的樣品中可獲得最佳性能(在1A/g的電流密度下可達(dá)到102mAh/g的比容量)。當(dāng)BCM顆粒與MoS₂的質(zhì)量比為5：1時料，復(fù)合電極材料在0.2A/g的條件下經(jīng)過2000次循環(huán)后具有82％的良好循環(huán)穩(wěn)定性，為儲能器件提供了一種新型復(fù)合電極材料。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于一種電極材料的制備方法，具體涉及一種具有優(yōu)異倍率性能的一種三維管狀二硫化鉬復(fù)合細(xì)菌纖維素膜電極材料及制備方法。

背景技術(shù)

鋰離子電池(LIB)具有高能量和功率密度，因此已廣泛用作可穿戴和便攜式電子設(shè)備的可靠能源。作為商業(yè)化石墨陽極的替代材料，過渡金屬氧化物和硫化物已經(jīng)成為高性能LIB的高容量電極材料。特別是，具有較高理論比容量(669mAh g^-1)的層狀硫化鉬(MoS₂)已被廣泛用作LIB的負(fù)極材料。不幸的是，MoS₂陽極的開發(fā)仍面臨巨大挑戰(zhàn)。例如，在鋰的插入/插入過程中，電導(dǎo)率較差且體積變化較大。因此，為解決上述提到的MoS₂電極的缺點(diǎn)，人們付出了巨大的努力，并且已經(jīng)開發(fā)出各種策略。其中，一種有效的策略是使用納米碳材料，例如碳納米管，碳納米纖維和石墨烯作為主體。Li₂S正極導(dǎo)電性差，在充放電過程中，S粒子不能與Li⁺充分接觸，活性物質(zhì)的利用率低，只能通過S與其他導(dǎo)電材料復(fù)合或混合來改善其導(dǎo)電性，而這些導(dǎo)電材料并不參與反應(yīng)，最終實(shí)際充放電比容量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于鋰硫電池的理論比容量。

將MoS2與碳納米管、石墨烯、和碳等導(dǎo)電材料復(fù)合以獲得均勻的雜化納米結(jié)構(gòu)是提高電化學(xué)性能的有效途徑。導(dǎo)電材料不僅提高了活性材料的導(dǎo)電性，促進(jìn)了電子的快速傳輸，而且在充放電循環(huán)過程中緩沖了體積膨脹，穩(wěn)定了電極結(jié)構(gòu)。因此，雜化復(fù)合材料可以充分利用各組分的優(yōu)點(diǎn)，表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能。，基于形態(tài)工程或與導(dǎo)電材料雜化的方法引入了分級結(jié)構(gòu)，以進(jìn)一步提高電化學(xué)性能。

現(xiàn)有授權(quán)專利，授權(quán)號為CN 102683647 B的中國發(fā)明專利公開了一種鋰離子電池類石墨烯MoS2/石墨烯復(fù)合電極的制備方法，其步驟是：將氧化石墨烯超聲分散在去離子水中，攪拌下先加入陽離子表面活性劑，再依次L-半胱氨酸和鉬酸鈉，將上述得到的混合分散體系轉(zhuǎn)移到水熱反應(yīng)釜中于220-250℃下水熱反應(yīng)24h后，自然冷卻，離心收集固體產(chǎn)物，去離子水洗滌，干燥，在氮?dú)?氫氣混合氣氛中熱處理，得到單層或平均層數(shù)2-4層的類石墨烯MoS₂與石墨烯的復(fù)合納米材料，該專利將類石墨烯MoS₂/石墨烯復(fù)合納米材料與乙炔黑及聚偏氟乙烯調(diào)成糊狀物，但是多層結(jié)構(gòu)堆積使得鋰離子脫嵌位點(diǎn)降低，容易導(dǎo)致MoS₂復(fù)合材料比容量的下降。

因此，需要新的研究思路來制備高性能的硫化鋰正極材料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對目前MoS₂復(fù)合電極材料倍率性性能差、壽命短的問題，提供了一種硫化鋰電極復(fù)合材料，該復(fù)合材料具有高比容量、長循環(huán)壽命和優(yōu)良安全性能。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案為: