CN112499675A - 一种高性能锂电池电负极材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于锂电池制造技术领域，具体涉及一种高性能锂电池电负极材料的制备方法，要点在于：根据MoS2本身形态大小，选择具备微米尺寸的球形TiO2作为负载模板，确保两者在尺寸上的互配，以钼酸钠作为钼源，硫代乙酰胺作为硫源，十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为活化剂，用水热合成的实验方法将片状MoS2成功负载到TiO2表面，制备得到具有核壳结构的TiO2/MoS2复合材料。存在协同效应，电性能更加优异，具备较高的容量、良好的循环稳定性和倍率性能等，金属成分含量高，替代原有电池中的碳材料，不易燃，极大提高了锂离子电池的安全性。
Description
技术领域
本发明属于锂电池制造技术领域，具体涉及一种高性能锂电池电负极材料的制备方法。
背景技术
随着传统能源的消耗加快和开采成本上升，新能源的发展越来越受到各国政府的重视。锂离子电池作为商业化最为成功的新能源产业，已备受各方资本追捧，其中石墨因其自身便宜、无毒，原料来源丰富等特点，已成为锂离子电池应用最广泛的负极材料。
然而，作为已被广泛应用的负极材料，石墨表现了相对较低的理论储锂容量(372mAh/g)，难以满足未来人们对长续航的需求，而与石墨相比，2D过渡金属硫化物MoS2基于其独特的物理和化学性质，如相对较高的能量密度，较长的寿命周期和设计灵活性，已被认为是用于锂离子电池很有前景的负极材料。除此之外，MoS2拥有类似于石墨的层状结构，其中钼原子夹在两层硫原子之间，这在层状家族中是一种十分常见的结构之一，具有非常好的稳定性，MoS2同时具有较高的理论容量，高达670mA/g，其层状结构的特点是易于锂离子快速嵌入-嵌出。但是单纯的MoS2材料依然表现出较差的稳定性、容量衰减快、倍率性差等缺点，这严重阻碍了其在锂离子电池中的应用。
为了能够提高MoS2在充放电过程中的电化学性能，最为普遍的做法便是给MoS2提供一个载体供其负载，避免MoS2结构坍塌和团聚。TiO2因其在锂化和脱锂的过程中体积变化小于4％，被认为是最佳的载体材料，能够缓冲复合材料因体积收缩膨胀而导致的结构变形，维持材料的整体性能平稳。球形TiO2在结构上更具稳定性，且TiO2微球本身即具备较大的比表面积和优异的电化学性能，对改性MoS2来说是一类非常合适的载体。
发明内容
本发明目的在于克服现有技术的不足，提供一种简单、易操作且环保高效的高性能锂电池电负极材料的制备方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种高性能锂电池电负极材料的制备方法，包括如下步骤：
S1.在乙醇和乙腈的混合溶剂体系中，并于迅速搅拌下瞬间注入钛酸正丁酯，保持搅拌，用乙醇离心洗涤制备得到TiO2微球，并保存留用；
S2.取出S1的TiO2微球于聚四氟乙烯反应釜中，加水搅拌，再加入CTAB，继续保持搅拌，直至CTAB完全溶解；
S3.称取钼酸钠和硫代乙酰胺加入S2的混合液中，继续保持搅拌15～20min，至加入的钼酸钠和硫代乙酰胺溶解；
S4.将反应釜加盖拧紧，放入鼓风干燥箱中，在140～180℃保温3～5h，自然冷却至室温，制得中间物，将中间物用乙醇进行离心清洗并冷冻干燥；
S5.将S4干燥后的反应物A置于管式炉中，以1～2℃/min升温至800～1000℃并保温2～3h，之后再以1～2℃/min降温至室温，整个过程通入氩气保护，制得复合材料TiO2/MoS2。
优选地，步骤S1，乙醇和乙腈按体积比1～3:1组成所述的混合溶剂体系，其中乙腈的用量范围在30～50mL。
更优选地，步骤S1，钛酸正丁酯的用量范围在3～5mg。
更优选地，步骤S1，保持搅拌2～4h。
优选地，步骤S2，加水搅拌45min～1.2h，继续保持搅拌8～12min。
更优选地，步骤S2，所用水为去离子水，去离子水的用量范围在30～40g，所用CTAB为分析纯，CTAB用量范围在0.1～0.15g。
优选地，步骤S3，所用钼酸钠和硫代乙酰胺均为分析纯，其中钼酸钠用量范围在1.8～2.5g，硫代乙酰胺用量范围在2.8～4.1g。
优选地，步骤S5，通入的氩气中含有2％H2。
优选地，还包括步骤S6.将S5制备的复合材料TiO2/MoS2与SP和PVDF以8:1:1混合制成浆料，涂覆于12um铜箔上，并与金属锂片组成扣式半电池，电解液的成分为体积比EC:EMC＝1:1的混合液，锂盐LiPF6浓度为1mol/L，测试扣电相关电性能。
本发明考虑到MoS2本身形态大小，选择具备微米尺寸的球形TiO2作为负载模板，确保两者在尺寸上的互配，以钼酸钠作为钼源，硫代乙酰胺作为硫源，十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为活化剂，采用水热合成的实验方法将片状MoS2成功负载到TiO2表面，制备得到具有核壳结构的TiO2负载MoS2(TiO2/MoS2)的复合材料，该复合材料表现出了优异的锂电性能。
本发明的制备方法简单易操作，所用设备均为实验室常用设备；所需原料如钛酸正丁酯、钼酸钠、硫代乙酰胺等成本低廉，来源广泛，无安全隐患；制备的TiO2/MoS2复合材料，存在协同效应，因而电性能更加优异，如具备较高的容量、良好的循环稳定性及倍率性能等，拥有广阔的应用前景；并且制备的TiO2/MoS2复合材料，金属成分含量高，替代原有电池中的碳材料，不易燃，极大的提高了锂离子电池的安全性。
附图说明
图1TiO2微米球SEM图；
图2复合材料TiO2/MoS2 SEM图；
图3复合材料TiO2/MoS2 TEM图；
图4无载体MoS2纳米片SEM图；
图5纯MoS2纳米片和TiO2/MoS2复合材料的热重分析曲线，空气氛围升温速度10℃/min；
图6复合材料TiO2/MoS2的XPS谱图：(a)全谱，(b)Ti 2p，(c)Mo 3d，(d)S 2p；
图7(a)复合材料TiO2/MoS2前三圈循环伏安，扫速0.1mV/s，电压0.01-3.0V，(b)TiO2/MoS2前三圈充放电，电流密度0.1A/g，电压0.01-3.0V，(c)TiO2/MoS2和MoS2的倍率性能对比，(d)TiO2/MoS2、MoS2和TiO2循环稳定测试，电流密度0.1A/g。
图8(a)TiO2/MoS2复合材料和纯MoS2的交流阻抗图，偏伏5.0mV，频率0.01Hz-100kHz，插图为等效电路图(b)组装的扣式电池点亮二极管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施例做详细说明。
实施例1
一种高性能锂电池电负极材料的制备方法，包括如下步骤：
S1.在乙醇80mL和乙腈40mL组成的混合溶剂体系中，并于迅速搅拌下瞬间注入4mg钛酸正丁酯，保持搅拌3h，用乙醇离心洗涤制备得到TiO2微球，并保存留用；
S2.取出S1的TiO2微球于聚四氟乙烯反应釜中，加去离子水35g搅拌1h，再加入分析纯级CTAB 0.12g，继续保持搅拌10min，直至CTAB完全溶解；
S3.称取分析纯级钼酸钠2.2g和分析纯级硫代乙酰胺3.5g加入S2的混合液中，继续保持搅拌15～20min，至加入的钼酸钠和硫代乙酰胺溶解；
S4.将反应釜加盖拧紧，放入鼓风干燥箱中，在140～180℃保温3～5h，自然冷却至室温，制得中间物，将中间物用乙醇进行离心清洗并冷冻干燥；
S5.将S4干燥后的反应物A置于管式炉中，以1～2℃/min升温至800～1000℃并保温2～3h，之后再以1～2℃/min降温至室温，整个过程通入的氩气(含2％H2)保护，制得复合材料TiO2/MoS2，SEM图如图2所示，TEM图如图3所示，XPS谱图如图6所示。
对比例1
纯纳米片MoS2的制备：在聚四氟乙烯反应釜中加入分析纯级钼酸钠2.2g和分析纯级硫代乙酰胺3.5g，再加入去离子水3.5g，搅拌溶解，加盖拧紧，再放入鼓风干燥箱中，在160℃温度下保温4h，自然冷却至室温，将反应物用乙醇进行清洗并冷冻干燥，得到产物纯MoS2纳米片。
测试例1
将实施例1制备的复合材料TiO2/MoS2与SP和PVDF按照8:1:1混合制成浆料，涂覆于12um铜箔上，并与金属锂片组成扣式半电池，电解液成分体积比EC:EMC＝1:1的混合液，锂盐LiPF6浓度为1mol/L，测试扣电相关电性能。
测试例2
将对比例1制备的纯MoS2纳米片与SP和PVDF按照8:1:1混合制成浆料，涂覆于12um铜箔上，并与金属锂片组成扣式半电池，电解液成分体积比EC:EMC＝1:1的混合液，锂盐LiPF6浓度为1mol/L，测试扣电相关电性能。
测试例3
将实施例1步骤S1制备的TiO2微球与SP和PVDF按照8:1:1混合制成浆料，涂覆于12um铜箔上，并与金属锂片组成扣式半电池，电解液成分为体积比EC:EMC＝1:1的混合液，锂盐LiPF6浓度为1mol/L，测试扣电相关电性能。
TiO2微米球SEM图的如图1所示，无载体MoS2纳米片SEM图如图4所示，以上扣电相关电性能的对比结果如图5-8所示。
本发明的制备方法简单易操作，成本低廉，来源广泛，无安全隐患；制备的TiO2/MoS2复合材料，存在协同效应，因而电性能更加优异，如具备较高的容量、良好的循环稳定性及倍率性能等，拥有广阔的应用前景；并且制备的TiO2/MoS2复合材料，金属成分含量高，替代原有电池中的碳材料，不易燃，极大的提高了锂离子电池的安全性。此外，在本发明基础上，载体除用微米球TiO2外，同样可用其它类型的材料作为载体，如TiO2纳米线、TiO2纳米管、TiO2纳米棒等，合成方法不变，均能制得相关核壳结构的复合材料，以提升MoS2的电化学性能
上述实施例仅是本发明的较优实施方式，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修饰、修改及替代变化，均属于本发明技术方案的范围内。
Claims (8)
1.一种高性能锂电池电负极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.在乙醇和乙腈的混合溶剂体系中，并于迅速搅拌下瞬间注入钛酸正丁酯，保持搅拌，用乙醇离心洗涤制备得到TiO2微球，并保存留用；
S2.取出S1的TiO2微球于聚四氟乙烯反应釜中，加水搅拌，再加入CTAB，继续保持搅拌，直至CTAB完全溶解；
S3.称取钼酸钠和硫代乙酰胺加入S2的混合液中，继续保持搅拌15～20min，至加入的钼酸钠和硫代乙酰胺溶解；
S4.将反应釜加盖拧紧，放入鼓风干燥箱中，在140～180℃保温3～5h，自然冷却至室温，制得中间物，将中间物用乙醇进行离心清洗并冷冻干燥；
S5.将S4干燥后的反应物A置于管式炉中，以1～2℃/min升温至800～1000℃并保温2～3h，之后再以1～2℃/min降温至室温，整个过程通入氩气保护，制得复合材料TiO2/MoS2。
2.根据权利要求1所述的一种高性能锂电池电负极材料的制备方法，其特征在于，步骤S1，乙醇和乙腈按体积比1～3:1组成所述混合溶剂体系，其中乙腈的用量范围在30～50mL。
3.根据权利要求2所述的一种高性能锂电池电负极材料的制备方法，其特征在于，步骤S1，钛酸正丁酯的用量范围在3～5mg。
4.根据权利要求2所述的一种高性能锂电池电负极材料的制备方法，其特征在于，步骤S1，保持搅拌2～4h。
5.根据权利要求1所述的一种高性能锂电池电负极材料的制备方法，其特征在于，步骤S2，加水搅拌45min～1.2h，继续保持搅拌8～12min。
6.根据权利要求5所述的一种高性能锂电池电负极材料的制备方法，其特征在于，步骤S2，所用水为去离子水，去离子水的用量范围在30～40g，所用CTAB为分析纯，CTAB用量范围在0.1～0.15g。
7.根据权利要求1所述的一种高性能锂电池电负极材料的制备方法，其特征在于，步骤S3，所用钼酸钠和硫代乙酰胺均为分析纯，其中钼酸钠用量范围在1.8～2.5g，硫代乙酰胺用量范围在2.8～4.1g。
8.根据权利要求1所述的一种高性能锂电池电负极材料的制备方法，其特征在于，步骤S5，通入的氩气中含有2％H2。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115746701A (zh) * | 2022-12-08 | 2023-03-07 | 广东电网有限责任公司 | 一种rtv防污闪涂料及其制备方法和应用 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105655553A (zh) * | 2016-01-11 | 2016-06-08 | 信阳师范学院 | 一种作为锂离子电池负极的层状堆叠的TiO2/MoS2核壳结构复合材料的制备方法 |
| CN106807407A (zh) * | 2016-12-19 | 2017-06-09 | 天津理工大学 | 一种核壳球状三氧化钼/二硫化钼及其制备方法 |
| WO2018024183A1 (zh) * | 2016-08-01 | 2018-02-08 | 福建新峰二维材料科技有限公司 | 一种三维石墨烯/MoS2复合材料的制备方法 |
| CN109449399A (zh) * | 2018-10-23 | 2019-03-08 | 郑州大学 | 一种锂离子电池负极材料用中空杂化微球及其制备方法 |
| CN110323424A (zh) * | 2019-05-29 | 2019-10-11 | 景德镇陶瓷大学 | 二氧化钛改性二硫化钼锂离子电池负极材料的制备方法 |
-
2020
- 2020-11-27 CN CN202011355507.0A patent/CN112499675A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105655553A (zh) * | 2016-01-11 | 2016-06-08 | 信阳师范学院 | 一种作为锂离子电池负极的层状堆叠的TiO2/MoS2核壳结构复合材料的制备方法 |
| WO2018024183A1 (zh) * | 2016-08-01 | 2018-02-08 | 福建新峰二维材料科技有限公司 | 一种三维石墨烯/MoS2复合材料的制备方法 |
| CN106807407A (zh) * | 2016-12-19 | 2017-06-09 | 天津理工大学 | 一种核壳球状三氧化钼/二硫化钼及其制备方法 |
| CN109449399A (zh) * | 2018-10-23 | 2019-03-08 | 郑州大学 | 一种锂离子电池负极材料用中空杂化微球及其制备方法 |
| CN110323424A (zh) * | 2019-05-29 | 2019-10-11 | 景德镇陶瓷大学 | 二氧化钛改性二硫化钼锂离子电池负极材料的制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| WEIXU ET AL.: ""Synthesis of core-shell TiO2@MoS2 composites for lithium-ion battery anodes"", 《JOURNAL OF ALLOYS AND COMPOUNDS》 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115746701A (zh) * | 2022-12-08 | 2023-03-07 | 广东电网有限责任公司 | 一种rtv防污闪涂料及其制备方法和应用 |
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