CN107910517A - 一种锂离子电池用氮硫共掺杂碳包覆锡/二硫化钼复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种锂离子电池用氮硫共掺杂碳包覆锡/二硫化钼复合材料的制备方法。本发明通过将氮硫共掺杂碳,金属锡(Sn)和二硫化钼(MoS2)进行复合,三种组分之间产生协同效应,氮硫共掺杂碳能够增加材料电子电导率和锂离子扩散速率,同时抑制了金属锡(Sn)体积膨胀和二硫化钼(MoS2)团聚。因此,所制备氮硫共掺杂碳包覆Sn/MoS2复合材料具有优异电化学性能,表现出优异倍率性能和循环稳定性。该方法工艺简单,成本低,环境友好,适用于大规模工业生产。
Description
技术领域
本发明属于锂离子电池技术领域,具体涉及一种锂离子电池用氮硫共掺杂碳包覆锡/二硫化钼复合材料及其制备方法。
背景技术
由锂离子电池具有开路电压高、循环寿命长、能量密度高以及无记忆效应等优点,使得锂电子电池在便携数码产品,电动汽车以及储能领域得到广泛的应用。但是由于目前商业化石墨负极存在比容量低和倍率性能差等缺点,限制了锂离子电池在电动汽车及大规模储能领域的应用。为了满足人们对高能量密度锂离子电池的需求,提高锂离子电池负极材料的比容量成为锂离子电池的重要研究方向。
作为一种研究广泛的锂离子电池负极材料,金属锡具有高达990mA h g-1的理论比容量,另外金属锡的脱嵌锂电位在0.5V左右,因此金属锡是一种非常理想的锂离子电池负极材料。但是由于金属锡在充放电过程中体积膨胀过大,使得金属锡直接作为锂离子电池负极材料时,循环性能和倍率性能非常的差。为了解决金属锡负极的这一缺点,研究者采用了非常多的方法来提高其电化学性能。材料纳米化、各种纳米结构的设计以及各种复合材料的构建使得金属锡负极的电化学性能得到了很大的提高。
二硫化钼作为一种典型的类石墨烯层间过渡金属硫化物,以其独特优异的电学、热学、力学等性能,在摩擦学、能源、电子器件和光电等领域受到了广泛关注。近年来,二硫化钼作为锂离子电池负极材料研究也引起了研究者们的兴趣。二硫化钼作为锂离子电池负极材料,容具有669mA h g-1的理论比容量。但是,由于二硫化钼自身导电性差,而且容易重新堆叠,在循环过程中会失去良好的电连接和锂离子通路,最终导致循环过程中容量迅速下降。为了能够很好的解决这一问题,构建二硫化钼复合材料是一种非常有效的方法。
发明内容
有鉴于此,本发明要解决的技术问题在于提供一种锂离子电池用氮硫共掺杂碳包覆锡/二硫化钼复合材料及其制备方法,本发明提供的氮硫共掺杂碳包覆Sn/MoS2复合材料具有优异电化学性能,表现出优异倍率性能和循环稳定性。
本发明提供了一种锂离子电池用氮硫共掺杂碳包覆锡/二硫化钼复合材料的制备方法,包括以下步骤:
A)将锡盐、钼盐、碱金属盐、硫源化合物和水混合,得到混合盐溶液;
B)将有机碳源与所述混合盐溶液在加热条件下混合搅拌,得到混合溶液;
C)将氮源和硫源化合物与步骤B)中的混合溶液在加热条件下混合搅拌,得到混合溶液;
D)将步骤C)的混合溶液冷冻后再冷冻干燥,得到粉末材料;
E)在惰性气氛条件下,将所述粉末材料烧结后洗涤干燥,得到锂离子电池用氮硫共掺杂碳包覆锡/二硫化钼复合材料。
优选的,步骤A)中,所述锡盐选自四氯化锡、硫酸亚锡和硝酸亚锡中一种或多种,所述混合盐溶液中锡盐的浓度为0.5~2mol/L;
所述钼盐选自钼酸钠,钼酸钾和钼酸铵中的一种或多种,所述混合盐溶液中钼盐的浓度为0.5~2mol/L;
所述硫源化合物选自硫脲,硫化钾,硫化钠和硫化铵中的一种或多种,所述混合盐溶液中硫源化合物的浓度为0.5~2mol/L;
所述碱金属盐选自硫化钠,氯化钾,硫酸钠和硫酸钾中的一种或多种,所述混合盐溶液中碱金属盐的浓度为0.5~2mol/L。
优选的,所述有机碳源选自柠檬酸,甘氨酸和葡萄糖中的一种或多种,所述有机碳源占所述锡盐和钼盐总质量的1wt%~50wt%。
优选的,步骤C)中,所述氮源选自三聚氰胺和/或水合肼,所述氮源为所述有机碳源质量的1wt%~10wt%;
所述硫源化合物选自硫脲,三聚硫氰酸和硫脲中的一种或多种,所述硫源为所述有机碳源质量的1wt%~10wt%。
优选的,步骤B)中,所述加热的温度为50~80℃,所述混合搅拌的时间为0.5~1小时;步骤C)中,所述加热的温度为50~80℃,所述混合搅拌的时间为0.5~1小时。
优选的,步骤D)中,所述冷冻的温度为-10℃~-20℃,所述冷冻的时间为10~24小时;所述冷冻干燥的时间为10~24小时。
优选的,步骤E)中,所述惰性气体条件为氮气气氛条件或氩气气氛条件。
优选的,所述烧结为:以1~5℃/min从25℃升到500~900℃保温10~24h。
本发明还提供了一种上述制备方法制备得到的锂离子电池用氮硫共掺杂碳包覆锡/二硫化钼复合材料,所述金属Sn的质量分数为90~99%,MoS2的质量分数为1~10%,氮硫共掺杂碳的质量分数为1~10%。
与现有技术相比,本发明提供了一种锂离子电池用氮硫共掺杂碳包覆锡/二硫化钼复合材料的制备方法,包括以下步骤:A)将锡盐、钼盐、碱金属盐、硫源化合物和水混合,得到混合盐溶液;B)将有机碳源与所述混合盐溶液在加热条件下混合搅拌,得到混合溶液;C)将所述氮源和硫源化合物与步骤B)中的混合溶液在加热条件下混合搅拌,得到混合溶液;D)将步骤C)的混合溶液冷冻后再冷冻干燥,得到粉末材料;E)在惰性气氛条件下,将所述粉末材料烧结后洗涤干燥,得到锂离子电池用氮硫共掺杂碳包覆锡/二硫化钼复合材料。本发明通过将氮硫共掺杂碳,金属锡(Sn)和二硫化钼(MoS2)进行复合,三种组分之间产生协同效应,氮硫共掺杂碳能够增加材料电子电导率和锂离子扩散速率,同时抑制了金属锡(Sn)体积膨胀和二硫化钼(MoS2)团聚。因此,所制备氮硫共掺杂碳包覆Sn/MoS2复合材料具有优异电化学性能,表现出优异倍率性能和循环稳定性。该方法工艺简单,成本低,环境友好,适用于大规模工业生产。
附图说明
图1为实施例1制备的氮硫共掺杂碳包覆Sn/MoS2复合材料的XRD图;
图2为实施例1制备的氮硫共掺杂碳包覆Sn/MoS2复合材料的SEM图;
图3为实施例1制备的氮硫共掺杂碳包覆Sn/MoS2复合材料的循环曲线。
具体实施方式
本发明提供了一种锂离子电池用氮硫共掺杂碳包覆锡/二硫化钼复合材料的制备方法,包括以下步骤:
A)将锡盐、钼盐、碱金属盐、硫源化合物和水混合,得到混合盐溶液;
B)将有机碳源与所述混合盐溶液在加热条件下混合搅拌,得到混合溶液;
C)将所述氮源和硫源化合物与步骤B)中的混合溶液在加热条件下混合搅拌,得到混合溶液;
D)将步骤C)的混合溶液冷冻后再冷冻干燥,得到粉末材料;
E)在惰性气氛条件下,将所述粉末材料烧结后洗涤干燥,得到锂离子电池用氮硫共掺杂碳包覆锡/二硫化钼复合材料。
本发明首先将锡盐、钼盐、碱金属盐、硫源化合物和水混合,得到混合盐溶液。
其中,所述锡盐选自四氯化锡、硫酸亚锡和硝酸亚锡中一种或多种,所述混合盐溶液中锡盐的浓度为0.5~2mol/L,优选为1.0~1.5mol/L;
所述钼盐选自钼酸钠,钼酸钾和钼酸铵中的一种或多种,所述混合盐溶液中钼盐的浓度为0.5~2mol/L,优选为1.0~1.5mol/L;
所述硫源化合物选自硫脲,硫化钾,硫化钠和硫化铵中的一种或多种,所述混合盐溶液中硫源化合物的浓度为0.5~2mol/L,优选为1.0~1.5mol/L;
所述碱金属盐选自硫化钠,氯化钾,硫酸钠和硫酸钾中的一种或多种,所述混合盐溶液中碱金属盐的浓度为0.5~2mol/L,优选为1.0~1.5mol/L。
得到混合盐溶液后,将所述有机碳源与所述混合盐溶液在加热条件下混合搅拌,得到混合溶液。
在本发明中,优选将所述有机碳源加入至所述混合盐溶液中,在加热条件下混合搅拌,得到混合溶液。
其中,所述有机碳源选自柠檬酸,甘氨酸和葡萄糖中的一种或多种,所述有机碳源占所述锡盐和钼盐总质量的1wt%~50wt%,优选为5wt%~45wt%,更优选为10wt%~40wt%。
所述加热的温度为50~80℃,优选为60~70℃,所述混合搅拌的时间为0.5~1小时。
得到混合溶液后,将氮源和硫源化合物与所述混合溶液在加热条件下混合搅拌,得到混合溶液。
在本发明的一些具体实施方式中,将氮源和硫源化合物加入至所述混合溶液中,在加热条件下混合搅拌,得到混合溶液。
其中,所述氮源选自三聚氰胺和/或水合肼,所述氮源为所述有机碳源质量的1wt%~10wt%,优选为3wt%~7wt%;
所述硫源化合物选自硫脲,三聚硫氰酸和硫脲中的一种或多种,所述硫源为所述有机碳源质量的1wt%~10wt%,优选为3wt%~7wt%。
所述加热的温度为50~80℃,优选为60~70℃,所述混合搅拌的时间为0.5~1小时。
得到混合溶液后,将所述混合溶液冷冻后再冷冻干燥,得到粉末材料。
在本发明中,所述冷冻的温度为-10℃-20℃,所述冷冻的时间为10~24小时,优选为12~18小时,经过冷冻后,混合溶液完全成为固态物质。
接着,将所述固态物质冷冻干燥,所述冷冻干燥的时间为10~24小时,优选为12~18小时,冷冻干燥后,水分完全被去除,得到粉末材料。
在惰性气氛条件下,将所述粉末材料烧结后洗涤干燥,得到锂离子电池用氮硫共掺杂碳包覆锡/二硫化钼复合材料。
其中,所述惰性气氛条件优选为氮气气氛条件或氩气气氛条件。
所述粉末材料进行烧结的具体条件为:以1~5℃/min从25℃升到500~900℃保温10~24h。
所述升温速率优选为2~4℃/min,所述烧结的温度优选为600~800℃,所述保温的时间优选为12~18小时。
将烧结后的产物降温后进行洗涤,所述洗涤所用的洗涤液为去离子水,所述洗涤的次数以碱金属盐被完全洗去为标准。
将洗涤后的产物进行干燥,得到锂离子电池用氮硫共掺杂碳包覆锡/二硫化钼复合材料。
本发明还提供了一种采用上述制备方法制备得到的锂离子电池用氮硫共掺杂碳包覆锡/二硫化钼复合材料。
其中,所述金属Sn的质量分数为90%~99%,优选为92%~97%;MoS2的质量分数为1%~10%,优选为3wt%~7wt%;氮硫共掺杂碳的质量分数为1%~10%,优选为3wt%~7wt%。
所述氮硫共掺杂碳中,氮、硫和碳的质量比为(0.5%~1%):(0.5%~1%):(98%~99%)。
本发明制备得到的复合材料为氮硫共掺杂碳包覆于锡/二硫化钼表面,所述复合材料为具有多孔结构的物质。
本发明通过将氮硫共掺杂碳,金属锡(Sn)和二硫化钼(MoS2)进行复合,三种组分之间产生协同效应,氮硫共掺杂碳能够增加材料电子电导率和锂离子扩散速率,同时抑制了金属锡(Sn)体积膨胀和二硫化钼(MoS2)团聚。因此,所制备氮硫共掺杂碳包覆Sn/MoS2复合材料具有优异电化学性能,表现出优异倍率性能和循环稳定性。该方法工艺简单,成本低,环境友好,适用于大规模工业生产。
为了进一步理解本发明,下面结合实施例对本发明提供的锂离子电池用氮硫共掺杂碳包覆锡/二硫化钼复合材料及其制备方法进行说明,本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
实施例1
1.称取四氯化锡,钼酸铵,氯化钾和硫脲溶解在去离子水中,配制成原料浓度均为0.5mol/L盐溶液;
2.将1g葡萄糖加入步骤1)所得盐溶液中,在50℃下搅拌0.5h,得混合溶液;
3.将0.5g三聚氰胺和0.5g硫脲加入步骤2)所得盐溶液中,在50℃下搅拌0.5h,得混合溶液;
4.将步骤3)所得混合溶液置于-20℃冰箱里进行冷冻10h,待完全凝固后,冷冻干燥10h,使得水份完全去除。
5.干燥后的粉体材料在氩气气氛下以1℃/min从25℃升到500℃保温10h,自然冷却至室温,得到混合物用去离子水洗三次,使得碱盐被完全洗去,干燥,得到氮硫共掺杂碳包覆Sn/MoS2复合材料。
对实施例1所得的氮硫共掺杂碳包覆Sn/MoS2复合材料进行XRD分析和SEM分析,结果见图1和图2。图1为实施例1制备的氮硫共掺杂碳包覆Sn/MoS2复合材料的XRD图,由XRD图可知,所制备的氮硫共掺杂碳包覆Sn/MoS2是复合材料,三种组分之间不会对彼此结构产生影响。本实施例1氮硫共掺杂碳包覆Sn/MoS2复合材料的SEM图,如图2所示,氮硫共掺杂碳包覆Sn/MoS2,并且形成多孔结构。
将实施例1按照8:1:1的比例将制备好的氮硫共掺杂碳包覆Sn/MoS2复合材料,乙炔黑,粘结剂PVDF溶解在N-甲基砒咯烷酮进行搅拌。所得的浆料涂覆在铝箔上,并且在真空干燥里真空干燥12h,获得正极片。然后在充满氩气的手套箱中进行电池组装,正极为氮硫共掺杂碳包覆Sn/MoS2复合材料,负极为锂片,隔膜为聚丙烯,电解液为LiPF6。将组装好扣式电池进行电化学性能测试。
图3为实施例1制备的氮硫共掺杂碳包覆Sn/MoS2复合材料的循环曲线。通过图3能够看出氮硫共掺杂碳包覆Sn/MoS2复合材料的循环曲线复合材料表现较好循环稳定性,在1C倍率下循环70次容量保持率可以达到95%。
实施例2
1.称取硫酸亚锡,钼酸钾,氯化钠和硫化钾溶解在去离子水中,配制成原料浓度均为0.5mol/L盐溶液
2.将2g葡萄糖入步骤1)所得盐溶液中,在70℃下搅拌0.6h,得混合溶液;
3.将1g三聚硫氰酸和1g硫源加入步骤2)所得盐溶液中,在70℃下搅拌0.6h,得混合溶液;
4.将步骤3)所得混合溶液置于-20℃冰箱里进行冷冻12h,待完全凝固后,冷冻干燥12h,使得水份完全去除。
5.干燥后的粉体材料在氩气气氛下以2℃/min从25℃升到600℃保温12h,自然冷却至室温,得到混合物用去离子水洗三次,使得碱盐被完全洗去,干燥,得到氮硫共掺杂碳包覆Sn/MoS2复合材料。
将实施例2按照8:1:1的比例将制备好的氮硫共掺杂碳包覆Sn/MoS2复合材料,乙炔黑,粘结剂PVDF溶解在N-甲基砒咯烷酮进行搅拌。所得的浆料涂覆在铝箔上,并且在真空干燥里真空干燥12h,获得正极片。然后在充满氩气的手套箱中进行电池组装,正极为氮硫共掺杂碳包覆Sn/MoS2复合材料,负极为锂片,隔膜为聚丙烯,电解液为LiPF6。在25℃下,在0.01-2.5V间进行电化学性能测试,结果表明实施2所制备的氮硫共掺杂碳包覆Sn/MoS2复合材料具有与实施例1相近的倍率性能和循环稳定性。
实施例3
1.称取硝酸亚锡,钼酸钾,硫酸钠和硫化钾溶解在去离子水中,配制成原料浓度均为1.25mol/L盐溶液
2.将3g甘氨酸加入步骤1)所得盐溶液中,在65℃下搅拌1.25h,得混合溶液;
3.将1.5g水合肼和1.5g硫脲入步骤2)所得盐溶液中,在65℃下搅拌1.25h,得混合溶液;
4.将步骤3)所得混合溶液置于-20℃冰箱里进行冷冻17h,待完全凝固后,冷冻干燥17h,使得水份完全去除。
5.干燥后的粉体材料在氩气气氛下以3℃/min从25℃升到700℃保温17h,自然冷却至室温,得到混合物用去离子水洗三次,使得碱盐被完全洗去,干燥,得到氮硫共掺杂碳包覆Sn/MoS2复合材料。
将实施例3按照8:1:1的比例将制备好的氮硫共掺杂碳包覆Sn/MoS2复合材料,乙炔黑,粘结剂PVDF溶解在N-甲基砒咯烷酮进行搅拌。所得的浆料涂覆在铝箔上,并且在真空干燥里真空干燥12h,获得正极片。然后在充满氩气的手套箱中进行电池组装,正极为氮硫共掺杂碳包覆Sn/MoS2复合材料,负极为锂片,隔膜为聚丙烯,电解液为LiPF6。在25℃下,在0.01-2.5V间进行电化学性能测试,结果表明实施3所制备的氮硫共掺杂碳包覆Sn/MoS2复合材料具有与实施例1相近的倍率性能和循环稳定性。
实施例4
1.称取硫酸亚锡,钼酸铵,硫酸钾和硫化钾溶解在去离子水中,配制成原料浓度均为1mol/L盐溶液
2.将4g甘氨酸加入步骤1)所得盐溶液中,在70℃下搅拌0.8h,得混合溶液;
3.将2g三聚氰胺和2g硫化钠加入步骤2)所得盐溶液中,在70℃下搅拌0.8h,得混合溶液;
4.将步骤3)所得混合溶液置于-20℃冰箱里进行冷冻20h,待完全凝固后,冷冻干燥20h,使得水份完全去除。
5.干燥后的粉体材料在氩气气氛下以4℃/min从25℃升到800℃保温20h,自然冷却至室温,得到混合物用去离子水洗三次,使得碱盐被完全洗去,干燥,得到氮硫共掺杂碳包覆Sn/MoS2复合材料。
将实施例4按照8:1:1的比例将制备好的氮硫共掺杂碳包覆Sn/MoS2复合材料,乙炔黑,粘结剂PVDF溶解在N-甲基砒咯烷酮进行搅拌。所得的浆料涂覆在铝箔上,并且在真空干燥里真空干燥12h,获得正极片。然后在充满氩气的手套箱中进行电池组装,正极为氮硫共掺杂碳包覆Sn/MoS2复合材料,负极为锂片,隔膜为聚丙烯,电解液为LiPF6。在25℃下,在0.01~2.5V间进行电化学性能测试,结果表明实施4所制备的氮硫共掺杂碳包覆Sn/MoS2复合材料具有与实施例1相近的倍率性能和循环稳定性。
实施例5
1.称取四氯化锡,钼酸钾,氯化钾和硫化铵溶解在去离子水中,配制成原料浓度均为2mol/L盐溶液
2.将5g葡萄糖加入步骤1)所得盐溶液中,在80℃下搅拌1h,得混合溶液;
3.将2.5g水合肼和2.5g硫脲加入步骤2)所得盐溶液中,在80℃下搅拌1h,得混合溶液;
4.将步骤3)所得混合溶液置于-20℃冰箱里进行冷冻24h,待完全凝固后,冷冻干燥24h,使得水份完全去除。
5.干燥后的粉体材料在氩气气氛下以5℃/min从25℃升到900℃保温24h,自然冷却至室温,得到混合物用去离子水洗三次,使得碱盐被完全洗去,干燥,得到氮硫共掺杂碳包覆Sn/MoS2复合材料。
将实施例5按照8:1:1的比例将制备好的氮硫共掺杂碳包覆Sn/MoS2复合材料,乙炔黑,粘结剂PVDF溶解在N-甲基砒咯烷酮进行搅拌。所得的浆料涂覆在铝箔上,并且在真空干燥里真空干燥12h,获得正极片。然后在充满氩气的手套箱中进行电池组装,正极为氮硫共掺杂碳包覆Sn/MoS2复合材料,负极为锂片,隔膜为聚丙烯,电解液为LiPF6。在25℃下,在0.01-2.5V间进行电化学性能测试,结果表明实施5所制备的氮硫共掺杂碳包覆Sn/MoS2复合材料具有与实施例1相近的倍率性能和循环稳定性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种锂离子电池用氮硫共掺杂碳包覆锡/二硫化钼复合材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
A)将锡盐、钼盐、碱金属盐、硫源化合物和水混合,得到混合盐溶液;
B)将有机碳源与所述混合盐溶液在加热条件下混合搅拌,得到混合溶液;
C)将氮源和硫源化合物与步骤B)中的混合溶液在加热条件下混合搅拌,得到混合溶液;
D)将步骤C)的混合溶液冷冻后再冷冻干燥,得到粉末材料;
E)在惰性气氛条件下,将所述粉末材料烧结后洗涤干燥,得到锂离子电池用氮硫共掺杂碳包覆锡/二硫化钼复合材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤A)中,所述锡盐选自四氯化锡、硫酸亚锡和硝酸亚锡中一种或多种,所述混合盐溶液中锡盐的浓度为0.5~2mol/L;
所述钼盐选自钼酸钠,钼酸钾和钼酸铵中的一种或多种,所述混合盐溶液中钼盐的浓度为0.5~2mol/L;
所述硫源化合物选自硫脲,硫化钾,硫化钠和硫化铵中的一种或多种,所述混合盐溶液中硫源化合物的浓度为0.5~2mol/L;
所述碱金属盐选自硫化钠,氯化钾,硫酸钠和硫酸钾中的一种或多种,所述混合盐溶液中碱金属盐的浓度为0.5~2mol/L。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述有机碳源选自柠檬酸,甘氨酸和葡萄糖中的一种或多种,所述有机碳源占所述锡盐和钼盐总质量的1wt%~50wt%。
4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤C)中,所述氮源选自三聚氰胺和/或水合肼,所述氮源为所述有机碳源质量的1wt%~10wt%;
所述硫源化合物选自硫脲,三聚硫氰酸和硫脲中的一种或多种,所述硫源为所述有机碳源质量的1wt%~10wt%。
5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤B)中,所述加热的温度为50~80℃,所述混合搅拌的时间为0.5~1小时;步骤C)中,所述加热的温度为50~80℃,所述混合搅拌的时间为0.5~1小时。
6.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤D)中,所述冷冻的温度为-10℃~-20℃,所述冷冻的时间为10~24小时;所述冷冻干燥的时间为10~24小时。
7.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤E)中,所述惰性气体条件为氮气气氛条件或氩气气氛条件。
8.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述烧结为:以1~5℃/min从25℃升到500~900℃保温10~24h。
9.一种如权利要求1~8任意一项所述的制备方法制备得到的锂离子电池用氮硫共掺杂碳包覆锡/二硫化钼复合材料,其特征在于,所述金属Sn的质量分数为90~99%,MoS2的质量分数为1~10%,氮硫共掺杂碳的质量分数为1~10%。
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Cited By (10)
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---|---|---|---|---|
CN109004186A (zh) * | 2018-06-15 | 2018-12-14 | 陕西科技大学 | 一种多重异原子掺杂三维石墨烯的制备方法 |
CN109560280A (zh) * | 2018-12-10 | 2019-04-02 | 包头市石墨烯材料研究院有限责任公司 | 一种纳米锡-二硫化钼复合物负极材料及其制备方法和应用 |
CN109728260A (zh) * | 2018-11-28 | 2019-05-07 | 广西大学 | 氮硫掺杂碳包覆的碳化铁复合电极材料的制备方法 |
WO2019091067A1 (zh) * | 2017-11-08 | 2019-05-16 | 广东工业大学 | 一种锂离子电池用氮硫共掺杂碳包覆锡/二硫化钼复合材料及其制备方法 |
CN109786691A (zh) * | 2018-12-24 | 2019-05-21 | 肇庆市华师大光电产业研究院 | 一种钾离子电池负极材料及其制备方法 |
CN109873149A (zh) * | 2019-03-13 | 2019-06-11 | 中国石油大学(华东) | 二硫化钼和双碳层共修饰的硫化亚锡纳米球及其制备方法 |
CN111268671A (zh) * | 2020-01-20 | 2020-06-12 | 广东工业大学 | 一种石墨烯负载锡掺杂的二硫化钴复合材料及其制备方法和应用 |
CN112499631A (zh) * | 2020-12-09 | 2021-03-16 | 三峡大学 | Fe3C/C复合材料及其应用 |
CN113675382A (zh) * | 2021-07-07 | 2021-11-19 | 扬州大学 | 一种Sn/MoS2@C复合材料及其制备方法和应用 |
CN113725436A (zh) * | 2021-08-31 | 2021-11-30 | 江苏科技大学 | 磷基复合材料及制法、钠离子二次电池负极及二次电池 |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110371934B (zh) * | 2019-06-06 | 2022-07-22 | 武汉船用电力推进装置研究所(中国船舶重工集团公司第七一二研究所) | 一种碳基硫硒化钼复合材料的制备方法 |
CN112408358A (zh) * | 2020-11-17 | 2021-02-26 | 浙江理工大学 | 一种氮掺杂碳/硒化钼/石墨烯纳米盒材料、制备方法及应用 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104399508A (zh) * | 2014-11-20 | 2015-03-11 | 华南理工大学 | 一种具有电催化氧还原活性的氮硫共掺杂碳材料及其制备方法 |
CN105742602A (zh) * | 2016-03-27 | 2016-07-06 | 华南理工大学 | 一种钠离子电池负极用Sn/MoS2/C复合材料及其制备方法 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101440843B1 (ko) * | 2013-02-28 | 2014-09-23 | 한국과학기술원 | 나트륨 이차전지용 금속산화물이 코팅된 황화 몰리브덴 전극활물질 및 그 제조방법 |
CN106299270B (zh) * | 2016-08-22 | 2018-11-27 | 天津大学 | 三维石墨烯网状结构负载氧化锡纳米颗粒和二硫化钼纳米片材料的制备与应用 |
CN107910517B (zh) * | 2017-11-08 | 2020-08-11 | 广东工业大学 | 一种锂离子电池用氮硫共掺杂碳包覆锡/二硫化钼复合材料及其制备方法 |
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Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104399508A (zh) * | 2014-11-20 | 2015-03-11 | 华南理工大学 | 一种具有电催化氧还原活性的氮硫共掺杂碳材料及其制备方法 |
CN105742602A (zh) * | 2016-03-27 | 2016-07-06 | 华南理工大学 | 一种钠离子电池负极用Sn/MoS2/C复合材料及其制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
JINGWEN ZHOU 等: "2D Space-confined synthesis of few-layer MoS2 anchored on carbon nanosheet for lithium-Ion battery anode", 《ACS NANO》 * |
Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2019091067A1 (zh) * | 2017-11-08 | 2019-05-16 | 广东工业大学 | 一种锂离子电池用氮硫共掺杂碳包覆锡/二硫化钼复合材料及其制备方法 |
CN109004186A (zh) * | 2018-06-15 | 2018-12-14 | 陕西科技大学 | 一种多重异原子掺杂三维石墨烯的制备方法 |
CN109728260A (zh) * | 2018-11-28 | 2019-05-07 | 广西大学 | 氮硫掺杂碳包覆的碳化铁复合电极材料的制备方法 |
CN109560280B (zh) * | 2018-12-10 | 2022-05-20 | 包头市石墨烯材料研究院有限责任公司 | 一种纳米锡-二硫化钼复合物负极材料及其制备方法和应用 |
CN109560280A (zh) * | 2018-12-10 | 2019-04-02 | 包头市石墨烯材料研究院有限责任公司 | 一种纳米锡-二硫化钼复合物负极材料及其制备方法和应用 |
CN109786691A (zh) * | 2018-12-24 | 2019-05-21 | 肇庆市华师大光电产业研究院 | 一种钾离子电池负极材料及其制备方法 |
CN109786691B (zh) * | 2018-12-24 | 2020-10-20 | 肇庆市华师大光电产业研究院 | 一种钾离子电池负极材料及其制备方法 |
CN109873149A (zh) * | 2019-03-13 | 2019-06-11 | 中国石油大学(华东) | 二硫化钼和双碳层共修饰的硫化亚锡纳米球及其制备方法 |
CN109873149B (zh) * | 2019-03-13 | 2020-07-03 | 中国石油大学(华东) | 二硫化钼和双碳层共修饰的硫化亚锡纳米球及其制备方法 |
CN111268671A (zh) * | 2020-01-20 | 2020-06-12 | 广东工业大学 | 一种石墨烯负载锡掺杂的二硫化钴复合材料及其制备方法和应用 |
CN112499631A (zh) * | 2020-12-09 | 2021-03-16 | 三峡大学 | Fe3C/C复合材料及其应用 |
CN113675382A (zh) * | 2021-07-07 | 2021-11-19 | 扬州大学 | 一种Sn/MoS2@C复合材料及其制备方法和应用 |
CN113725436A (zh) * | 2021-08-31 | 2021-11-30 | 江苏科技大学 | 磷基复合材料及制法、钠离子二次电池负极及二次电池 |
Also Published As
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