CN105140471B - 一种MoS2/C锂离子电池负极复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种MoS2/C锂离子电池负极复合材料，其原料包括钼酸钠、硫脲、十六烷基三甲基溴化铵、二氧化硅纳米球和去离子水，且钼酸钠、硫脲、十六烷基三甲基溴化铵、二氧化硅纳米球的摩尔比为1:（4.1‑4.3）:（0.054‑0.056）:（0.66‑0.68），而去离子水的加入体积与钼酸钠加入的物质的量比为30ml：1mol。本发明同时公开了其制备方法。本发明所述的制备原料成本低廉，容易购买，性价比高；且制备方法减少了制备过程中的原料损失，易于操作及工业化生产；制备而成的电池能量转化率较高。

Description

一种MoS2/C锂离子电池负极复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种锂离子电池负极复合材料及其制备方法，尤其是一种MoS2/C锂离子电池负极复合材料及其制备方法，属于化学材料及其制备方法技术领域。
背景技术
随着各种便携式电子产品日益普及，电池作为一种携带方便的电源设备日益受到关注。结晶碳 ( 例如石墨 ) 已广泛用作负极活性材料，但是其理论容量为 372mAh/g，对于需要更高容量的未来锂电池并不够高，因此开发一种低成本、安全高性能的电池材料至关重要。为了满足这些要求，研究人员做了深入的研究，并开发出了一些具有高容量的材料，例如 Li4.4Si( 克容量为 4198mAh/g)，Li17Sn4( 克容量为 959.5mAh/g)，Li3Sb( 克容量为 660mAh/g)，Li3P( 克容量为 2596mAh/g)，虽然这些材料具有很高的比容量，但是在锂离子嵌入和脱出的过程中体积变化很大，从而导致活性材料粒子之间的电子导电网络的退化甚至导致负极活性材料从负极集流体上分离，造成电池性能的严重衰减。
有鉴于此，确有必要提供一种锂离子电池用负极复合材料及其制备方法，该复合材料具有较高的离子电导率和电子电导率，而且包含该复合材料的锂离子电池具有优异的循环性能，且能够避免硅负极材料充放电过程中体积膨胀严重造成活性物质脱落、循环寿命迅速降低的缺点，且该方法所使用的原材料成本较低，制备工艺简单，易于工业化生产。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种制备方法简单、效果好的MoS2/C锂离子电池负极复合材料及其制备方法。
为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
一种MoS2/C锂离子电池负极复合材料，其特征在于，原料包括钼酸钠、硫脲、十六烷基三甲基溴化铵、二氧化硅纳米球和去离子水，且所述的钼酸钠、硫脲、十六烷基三甲基溴化铵、二氧化硅纳米球的摩尔比为1:（4.1-4.3）:（0.054-0.056）:（0.66-0.68），而去离子水的加入体积与钼酸钠加入的物质的量比为30ml：1mol。
进一步，所述二氧化硅纳米球的直径为20 nm，含量为> 99 wt%。
一种上述的MoS2/C锂离子电池负极复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1） 将原料钼酸钠、硫脲、十六烷基三甲基溴化铵、二氧化硅纳米球和去离子水按照配比称取后混合；
（2） 将步骤（1）混合后的原料放入水热反应釜中，在180-220 ℃下进行水热反应24 h；
（3） 将步骤（2）制备得到的水热反应产物过滤后在70-80 ℃下真空干燥24 h；
（4）将步骤（3）真空干燥后的产物置于气氛下在管式炉中保温4h，再冷却至室温，得到黑色粉末；
（5）将步骤（4）所述的黑色粉末用氢氟酸处理后过滤干燥，得到产物MoS2/C复合材料。
更进一步，步骤（4）中所述气氛为氩气和氢气的混合气氛，且所述氩气和氢气的体积比为9.5:0.5。且步骤（4）中保温过程的温度为700-800 ℃。
更进一步，步骤（5）中所述的氢氟酸的质量浓度为5-6%。
本发明的有益效果在于：本发明提供的锂离子电池负极材料二硫化钼/碳（MoS2/C）及其制备方法，与现有技术相比，具有以下优势：a) 本发明采用简单的水热法制备得到产品，该方法简单可靠，工艺重复性好，可操作性强；b) 该方法使用的制备原料成本低廉，容易购买，性价比高。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作具体的介绍。
应理解，这些实施例只是为了举例说明本发明，而非以任何方式限制本发明的范围。在以下的实施例中，未详细描述的各种过程和方法是本领域中公知的常规方法。所用试剂的来源、商品名以及有必要列出其组成成分者，均在首次出现时标明，其后所用相同试剂如无特殊说明，均以首次标明的内容相同。
实施例1：
称取原料钼酸钠0.6 g、硫脲0.8 g、十六烷基三甲基溴化铵0.025 g、二氧化硅纳米球0.1 g和去离子水30 ml混合；然后将MoS2/C复合材料的反应原料放入水热反应釜中，在180℃下进行水热反应24 h；将水热反应产物过滤后在70℃下真空干燥24 h；将真空干燥后的产物置于氩气和氢气的混合气氛下在管式炉中以800℃保温4h，再冷却至室温，得到黑色粉末，其中氩气和氢气的体积比为9.5:0.5；将黑色粉末用质量浓度为5%的氢氟酸处理除去SiO2，过滤干燥，得到最终产物MoS2/C锂离子电池负极复合材料。
实施例2：
称取原料钼酸钠0.6 g、硫脲0.8 g、十六烷基三甲基溴化铵0.05 g、二氧化硅纳米球0.1 g和去离子水30 ml混合；然后将MoS2/C复合材料的反应原料放入水热反应釜中，在200℃下进行水热反应24 h；将水热反应产物过滤后在80℃下真空干燥24 h；将真空干燥后的产物置于氩气和氢气的混合气氛下在管式炉中以750℃保温4h，再冷却至室温，得到黑色粉末，其中氩气和氢气的体积比为9.5:0.5；将黑色粉末用质量浓度为5%的氢氟酸处理除去SiO2，过滤干燥，得到最终产物MoS2/C锂离子电池负极复合材料。
实施例3：
称取原料钼酸钠0.6 g、硫脲0.8 g、十六烷基三甲基溴化铵0.1 g、二氧化硅纳米球0.1 g和去离子水30 ml混合；然后将MoS2/C复合材料的反应原料放入水热反应釜中，在220℃下进行水热反应24 h；将水热反应产物过滤后在75℃下真空干燥24 h；将真空干燥后的产物置于氩气和氢气的混合气氛下在管式炉中以700℃保温4h，再冷却至室温，得到黑色粉末，其中氩气和氢气的体积比为9.5:0.5；将黑色粉末用质量浓度为6%的氢氟酸处理除去SiO2，过滤干燥，得到最终产物MoS2/C锂离子电池负极复合材料。
综上，从实施例1-3可看出，本发明MoS2/C锂离子电池负极复合材料及其制备方法，由钼酸钠、硫脲、十六烷基三甲基溴化铵、二氧化硅纳米球和去离子水通过水热反应制备而成，与传统的锂离子电池负极复合材料相比具有如下明显优点：a) 制备原料成本低廉，容易购买，性价比高；b）减少了制备过程中的原料损失，易于操作及工业化生产；c）制备而成的电池能量转化率较高。
应当指出，以上具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

Claims (5)

1.一种MoS2/C 锂离子电池负极复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将原料钼酸钠、硫脲、十六烷基三甲基溴化铵、二氧化硅纳米球和去离子水按照以下配比称取后混合,
所述的钼酸钠、硫脲、十六烷基三甲基溴化铵、二氧化硅纳米球的摩尔比为1:（4.1-4.3）:（0.054-0.056）:（0.66-0.68），而去离子水的加入体积与钼酸钠加入的物质的量比为30ml ：1mol；
（2）将步骤（1）混合后的原料放入水热反应釜中，在180-220℃下进行水热反应24h ；
（3）将步骤（2）制备得到的水热反应产物过滤后在70-80℃下真空干燥24h ；
（4）将步骤（3）真空干燥后的产物置于气氛下在管式炉中保温4h，再冷却至室温，得到黑色粉末；
（5）将步骤（4）所述的黑色粉末用氢氟酸处理后过滤干燥，得到产物MoS2/C复合材料。
2.根据权利要求1所述的一种MoS2/C 锂离子电池负极复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述二氧化硅纳米球的直径为20 nm，含量为> 99 wt%。
3.根据权利要求1 所述的种MoS2/C 锂离子电池负极复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（4）中所述气氛为氩气和氢气的混合气氛，且所述氩气和氢气的体积比为9.5:0.5。
4.根据权利要求1 所述的种MoS2/C 锂离子电池负极复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（4）中保温过程的温度为700-800 ℃。
5.根据权利要求1 所述的一种MoS2/C 锂离子电池负极复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（5）中所述的氢氟酸的质量浓度为5-6%。
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