[發明專利]碳包覆介孔過渡金屬硫化物負極材料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202110033317.5
• 申請日: 2021-01-11
• 公開（公告）號: CN112768656A
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發明（設計）人: 王丁;李雪豹;夏廣輝;張英杰;段建國;何晶晶;黃杰盟;劉露之
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/58;H01M4/583;H01M4/62;H01M10/0525;H01M10/054
• 代理公司: 重慶西南華渝專利代理有限公司 50270
• 代理人: 熊禮

1.一種碳包覆介孔過渡金屬硫化物負極材料制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

將聚乙烯吡咯烷酮、過渡金屬鹽溶液與硫源混合后加熱至反應結束，得到含過渡金屬硫化物溶液；

將含過渡金屬硫化物溶液與碳源均勻混合后加熱至反應結束，得到焦炭包覆的過渡金屬硫化物；

對焦炭包覆的過渡金屬硫化物離心后清洗，干燥，得到固體過渡金屬硫化物粉末；

將固體過渡金屬硫化物粉末在惰性氣氛下煅燒，得到碳包覆介孔過渡金屬硫化物負極材料。

2.根據權利要求1所述的碳包覆介孔過渡金屬硫化物負極材料制備方法，其特征在于，過渡金屬鹽為鎳鹽、鈷鹽、錳鹽、釩鹽、鉬鹽、鎢鹽、錫鹽、鐵鹽、鋅鹽、銅鹽和銻鹽中的至少一種。

3.根據權利要求1所述的碳包覆介孔過渡金屬硫化物負極材料制備方法，其特征在于，硫源為硫代硫酸鹽和硫脲中的至少一種。

4.根據權利要求1、2或3所述的碳包覆介孔過渡金屬硫化物負極材料制備方法，其特征在于，將聚乙烯吡咯烷酮、過渡金屬鹽溶液與硫源混合后水熱反應得到含過渡金屬硫化物溶液，其中，水熱反應的溫度為160℃~240℃，反應時間為6小時~24小時。

5.根據權利要求4所述的碳包覆介孔過渡金屬硫化物負極材料制備方法，其特征在于，得到含過渡金屬硫化物溶液包括：

配制乙二醇水溶液；

將聚乙烯吡啶烷酮與乙二醇水溶液混合均勻后加入過渡金屬鹽以及硫源，完全溶解后水熱反應，得到含過渡金屬硫化物溶液。

6.根據權利要求1、2、3或5所述的碳包覆介孔過渡金屬硫化物負極材料制備方法，其特征在于，碳源為葡萄糖、蔗糖和麥芽糖中的至少一種。

7.根據權利要求1、2、3或5所述的碳包覆介孔過渡金屬硫化物負極材料制備方法，其特征在于，將含過渡金屬硫化物溶液與碳源均勻混合后水熱反應得到焦炭包覆的過渡金屬硫化物，其中，水熱反應的溫度為160℃~240℃，反應時間為6小時~24小時。

8.根據權利要求1、2、3或5所述的碳包覆介孔過渡金屬硫化物負極材料制備方法，其特征在于，煅燒的溫度為500℃~900℃，煅燒時間為1小時~3小時。

9.一種如權利要求1至8中任意一項所述的碳包覆介孔過渡金屬硫化物負極材料制備方法制備得到的碳包覆介孔過渡金屬硫化物負極材料，其特征在于，具有由若干納米級一次顆粒堆積而成的介孔結構，一次顆粒由內層的過渡金屬硫化物以及包覆在過渡金屬硫化物表面的無定型碳包覆層構成。

10.一種如權利要求1至8中任意一項所述的碳包覆介孔過渡金屬硫化物負極材料制備方法制備得到的碳包覆介孔過渡金屬硫化物負極材料或權利要求9所述的碳包覆介孔過渡金屬硫化物負極材料在鋰離子電池、鈉離子電池和鋰硫電池中的應用。