[發明專利]一種三維繡花球狀二硫化鎢電極材料的制備方法

有效

• 申請號: 202110277837.0
• 申請日: 2021-03-15
• 公開（公告）號: CN113044883B
• 公開（公告）日: 2022-10-14
• 發明（設計）人: 黃劍鋒;羅曉敏;曹麗云;李嘉胤;王瑜航;魏世英;李心誠
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: H01M4/58
• 分類號: H01M4/58;C01G41/00;H01M10/054
• 代理公司: 西安眾和至成知識產權代理事務所(普通合伙) 61249
• 代理人: 張震國

本發明提供一種三維繡花球狀二硫化鎢電極材料的制備方法，包括以下步驟：分別將六氯化鎢和甲基咪唑溶解于甲醇溶液中，再將兩者混合靜置收集淡藍色沉淀。將上述沉淀分散于乙醇溶液中加入硫代乙酰胺，攪拌后轉移至水熱釜中進行水熱反應，控制溶劑熱溫度為180～240℃，反應時間為12～72h；反應結束后將反應產物洗滌、冷凍干燥，得到黑色的三維繡花球狀二硫化鎢材料；所得電極材料具有良好的結構穩定性和較高的容量。

技術領域

本發明涉及WS₂納米材料制備的技術領域，具體涉及一種三維繡花球狀二硫化鎢電極材料電極材料的制備方法。

背景技術

二維過渡金屬硫化物呈層狀結構，以X-M-X的形式存在，過渡族金屬原子將硫族元素原子間隔開來，形成三明治結構將其隔離在兩個六邊形空間層狀結構中。二維過渡金屬硫族化合物的整體結構均為四邊形或者六邊形。WS₂作為一種過渡金屬硫族化物，為六方相的類石墨烯層狀結構，層間距大

這種獨特的層狀結構和較大的層間距利于鈉離子的嵌入和脫出，是一種有潛力的鈉離子電池負極材料。但是其在充放電過程中存在著較大的體積膨脹問題，導致材料的循環穩定性較差。并且材料本身的導電性差，不利于電子的傳輸。目前解決體積膨脹問題常用的解決方法是合成以碳為基體的復合材料，緩解其在體積膨脹過程中所產生的應力，同時增強材料的導電性。

據文獻報道，合成以碳材料作為基體的復合材料可有效提升材料的電化學穩定性。其主要是因為碳材料的存在有利于電子的傳輸，同時可以緩解電極材料在充放電過程中因體積膨脹所產生的應力，防止顆粒團聚。但是由于碳的理論容量較低，將其復合之后導致其整體容量的降低。因此，考慮如何提升材料自身的結構穩定性從而提升電化學性能成為了必需考慮的問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種具有良好的結構穩定性和較高容量的繡花球狀WS₂電極材料的制備方法。

為達到上述目的，本發明通過以下技術方案來實現：

步驟一：取0.3965～1.965g甲基咪唑加入到20～100mL甲醇溶劑中，攪拌溶解得到溶液A；

步驟二：將0.793～3.96g六氯化鎢加入20～100mL甲醇溶劑中使得六氯化鎢的摩爾濃度為0.1mlo/L，攪拌至溶解得溶液B；

步驟三：將上述溶液B倒入溶液A中，得到混合溶液C，攪拌至變為藍色渾濁液后靜置12-72h；

步驟四：將上述藍色渾濁液離心洗滌后得到藍色前驅體；

步驟五：將前驅體分散在乙醇溶劑中，然后加入0.7511～3.75g硫代乙酰胺使攪拌后；將溶液轉移到水熱釜中，然后密封水熱釜，放入均相反應儀器中，控制溶劑熱溫度為180～240℃，反應時間為12～72h，反應結束后自然冷卻至室溫；

步驟六：打開反應釜，取出產物依次采用無水乙醇和去離子水重復洗滌并離心分離后置于-40～-70℃，真空度為10～40Pa冷凍干燥機內干燥8～12h，得到黑色繡球狀WS₂材料。

所述步驟1、步驟2所取的甲醇溶液的體積比為1：1。

所述步驟3加入的六氯化鎢與甲基咪唑的質量比為2：1。

所述步驟4的離心洗滌后采用去離子水洗滌3次，再用乙醇離心洗滌3次。

所述步驟5中硫代乙酰胺與六氯化鎢的摩爾比為5：1。

所述步驟5的攪拌時間為10-60min。

所述步驟5的填充比控制在30％～60％。

所述步驟6重復洗滌4～6次。

與現有技術相比，本發明具有以下有益的技術效果：