二硫化铁复合负极材料、制备方法以及电池技术

本发明专利技术揭示一种二硫化铁复合负极材料、制备方法以及电池，所述二硫化铁复合负极材料包括核‑壳结构，所述核包括二硫化铁，所述壳包括导电聚合物，所述导电聚合物包覆在所述二硫化铁表面。本发明专利技术的二硫化铁复合负极材料，在二硫化铁表面包覆导电聚合物层，导电聚合物层一方面可以提高二硫化铁的导电性，另一方面导电聚合物层具有一定的韧性，可以缓冲二硫化铁在充放电过程中的体积膨胀，从而显著提高电池的循环稳定性。

Ferric disulfide composite anode materials, preparation methods and batteries

The invention discloses an iron disulfide composite negative material, a preparation method and a battery. The iron disulfide composite negative material comprises a core-shell structure, the core comprises iron disulfide, the shell comprises conductive polymer, and the conductive polymer is coated on the surface of the iron disulfide. The composite iron disulfide negative electrode material of the present invention is coated with conductive polymer layer on the surface of iron disulfide. On the one hand, the conductive polymer layer can improve the conductivity of iron disulfide, on the other hand, the conductive polymer layer has certain toughness, which can buffer the volume expansion of iron disulfide during charging and discharging process, thereby significantly improving the cycle stability of the battery.

【技术实现步骤摘要】
二硫化铁复合负极材料、制备方法以及电池
本专利技术涉及新能源
，具体涉及二硫化铁复合负极材料、制备方法以及电池。
技术介绍
目前解决二硫化铁循环稳定性差的方法主要包括优化截止电压、减小二硫化铁的颗粒尺寸，采用这些方法虽然能缓解二硫化铁在充放电过程中的体积膨胀，提高了电池的循环稳定性。但是采用这些方法并不能同时提高负极的导电性；此外，减小二硫化铁的尺寸到纳米级别，不利于工业化生产中的制浆过程。现有技术中有将二硫化铁与碳材料复合制备二硫化铁/碳复合材料，可以改善二硫化铁材料的导电性并且缓解其体积效应。但是由于二硫化铁在空气加热(600～700℃)易分解，故不能采用工业化生产常用的葡萄糖、蔗糖、沥青等热分解(700℃以上)的方法包碳。目前多采用多孔碳包覆在铁颗粒上，再通过高温使硫蒸发经过多孔碳与铁反应以制备出碳包覆的二硫化铁复合材料。这种方法工艺复杂、反应条件要求高，成本较高，不利于商业化生产。
技术实现思路
本专利技术的主要目的为提供一种二硫化铁复合负极材料、制备方法以及电池，旨在解决现有技术中提高二硫化铁导电性并缓解其体积效应的工艺复杂且成本较高的问题。本专利技术提出一种二硫化铁复合负极材料，所述二硫化铁复合负极材料包括核-壳结构，所述核包括二硫化铁，所述壳包括导电聚合物，所述导电聚合物包覆在所述二硫化铁表面。进一步地，所述二硫化铁的颗粒尺寸范围包括1μm～5μm，所述导电聚合物层的厚度范围包括5nm～50nm。进一步地，所述导电聚合物包括聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩中的一种。本专利技术还提出了一种二硫化铁复合负极材料的制备方法，用于制备上述任一项所述二硫化铁复合负极材料，包括步骤：将二硫化铁按照第一质量比加入到指定溶剂中，再加入一定量的弱酸溶液调节pH值小于7，经超声分散后得到第一混合液；在指定温度下，将导电聚合物单体按照第二质量比加入到所述第一混合液中，以第一指定转速进行搅拌，得到第二混合液，然后将引发剂按照第三质量比加入到处于搅拌状态的所述第二混合液中，加入一定量的所述弱酸溶液调节pH值小于7，持续搅拌第一指定时间，得到反应产物；其中，所述第二质量比指所述导电聚合物单体与所述二硫化铁的质量比，所述第三质量比指所述引发剂和所述导电聚合物单体的质量比；将所述反应产物过滤、洗涤后，以第一指定烘干工艺进行干燥，得到所述二硫化铁复合负极材料。进一步地，所述将二硫化铁按照第一质量比加入到指定溶剂中，再加入一定量的弱酸溶液调节pH值小于7，经超声分散后得到第一混合液的步骤前，还包括：将乙二醇和N,N-二甲基甲酰胺按照第一体积比进行混合，得到第三混合液，将铁源按照指定铁源浓度加入所述第三混合液中，并以第二指定转速持续搅拌第二指定时间，得到铁源溶液；其中，所述指定铁源浓度是指所述铁源质量与所述第三混合液体积的比值；将硫源和尿素分别按照第一摩尔比和第二摩尔比加入处于搅拌状态的所述铁源溶液中，持续搅拌第三指定时间，得到铁源和硫源混合溶液；其中，所述第一摩尔比指所述铁源和所述硫源的摩尔比，所述第二摩尔比指所述铁源和所述尿素的摩尔比；将所述铁源和硫源混合溶液以指定水热条件进行反应，得到水热产物；将所述水热产物过滤、洗涤后，以第二指定烘干工艺进行干燥，得到二硫化铁。进一步地，所述铁源包括氯化亚铁、硝酸亚铁、硫酸亚铁中的一种或多种；所述硫源包括单质硫、硫脲中的一种或多种；所述第一摩尔比包括1:6～1:10；所述第二摩尔比包括1:5～1:9；所述指定水热条件包括，在150℃～180℃下水热反应8h～14h。进一步地，所述指定溶剂包括去离子水、一氯甲烷中的一种或多种；所述弱酸包括草酸、醋酸、柠檬酸中的一种或多种；所述导电聚合物单体包括苯胺、吡咯、噻吩中的一种；所述引发剂包括过硫酸铵、氯化亚铁中的一种或多种。进一步地，所述第二质量比包括0.5:1～1:1；所述第三质量比包括3.2:1～4:1。进一步地，所述指定温度包括0℃～5℃，所述第一指定时间包括6h～8h。本专利技术还提出了一种电池，包括正极、负极、隔离膜和电解液，所述负极采用上述任一项所述的二硫化铁复合负极材料。本专利技术的有益效果：本专利技术的二硫化铁复合负极材料，在二硫化铁表面包覆导电聚合物层，导电聚合物层一方面可以提高二硫化铁的导电性，另一方面导电聚合物层具有一定的韧性，可以缓冲二硫化铁在充放电过程中的体积膨胀，从而显著提高电池的循环稳定性。进一步地，本专利技术二硫化铁复合负极材料中二硫化铁的颗粒尺寸为微米级别，有利于生产制浆过程的分散，且制备工艺简单，反应条件要求不高，成本较低，有利于工业化生产。附图说明图1是本专利技术一实施例中二硫化铁复合负极材料的制备方法流程示意图；图2是本专利技术一实施例中二硫化铁的制备方法流程示意图；图3是本专利技术一实施例中二硫化铁复合负极材料的XRD图；图4是本专利技术一实施例中二硫化铁复合负极材料的SEM图；图5是本专利技术一实施例中二硫化铁复合负极材料的TEM图；图6是本专利技术一实施例中扣式锂离子电池的循环性能测试结果(其中空心星形指示库伦效率，与图中右侧坐标对应；实心圆形指示克容量，与图中左侧坐标对应)；图7是本专利技术一实施例中扣式钠离子电池的循环性能测试结果(其中空心星形指示库伦效率，与图中右侧坐标对应；实心圆形指示克容量，与图中左侧坐标对应)；图8是本专利技术对比例1中扣式锂离子电池的循环性能测试结果(其中空心星形指示库伦效率，与图中右侧坐标对应；实心圆形指示克容量，与图中左侧坐标对应)；图9是本专利技术对比例1中扣式钠离子电池的循环性能测试结果(其中空心星形指示库伦效率，与图中右侧坐标对应；实心圆形指示克容量，与图中左侧坐标对应)。本专利技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。另外，在本专利技术中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本专利技术要求的保护范围之内。本专利技术实施例提出一种二硫化铁复合负极材料，所述二硫化铁复合负极材料包括核-壳结构，所述核包括二硫化铁，所述壳包括导电聚合物，所述导电聚合物包覆在所述二硫化铁表面。本实施例的二硫化铁复合负极材料，在二硫化铁表面包覆导电聚合物层，导电聚合物层一方面可以提高二硫化铁的导电性，另一方面导电聚合物层具有一定的韧性，可以缓冲二硫化铁在充放电过程中的体积膨胀，从而显著提高电池的循环稳定性。进一步地，所述二硫化铁的颗粒尺寸范围包括1μm～5μm，所述导电聚合物层的厚度范围包括5nm～50nm。本实施例中，二硫化铁复合负极材料中二硫化铁的颗粒尺寸为微米级别，包覆后的复合负极材料的粒径也是微米级别，在生产制浆过程中有利于复合负极材料在浆料中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二硫化铁复合负极材料，其特征在于，所述二硫化铁复合负极材料包括核‑壳结构，所述核包括二硫化铁，所述壳包括导电聚合物，所述导电聚合物包覆在所述二硫化铁表面。

【技术特征摘要】
1.一种二硫化铁复合负极材料，其特征在于，所述二硫化铁复合负极材料包括核-壳结构，所述核包括二硫化铁，所述壳包括导电聚合物，所述导电聚合物包覆在所述二硫化铁表面。2.如权利要求1所述的二硫化铁复合负极材料，其特征在于，所述二硫化铁的颗粒尺寸范围包括1μm～5μm，所述导电聚合物层的厚度范围包括5nm～50nm。3.如权利要求1所述的二硫化铁复合负极材料，其特征在于，所述导电聚合物包括聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩中的一种。4.一种二硫化铁复合负极材料的制备方法，用于制备权利要求1～3任一项所述二硫化铁复合负极材料，其特征在于，包括步骤：将二硫化铁按照第一质量比加入到指定溶剂中，再加入一定量的弱酸溶液调节pH值小于7，经超声分散后得到第一混合液；在指定温度下，将导电聚合物单体按照第二质量比加入到所述第一混合液中，以第一指定转速进行搅拌，得到第二混合液，然后将引发剂按照第三质量比加入到处于搅拌状态的所述第二混合液中，加入一定量的所述弱酸溶液调节pH值小于7，持续搅拌第一指定时间，得到反应产物；其中，所述第二质量比指所述导电聚合物单体与所述二硫化铁的质量比，所述第三质量比指所述引发剂和所述导电聚合物单体的质量比；将所述反应产物过滤、洗涤后，以第一指定烘干工艺进行干燥，得到所述二硫化铁复合负极材料。5.如权利要求4所述的二硫化铁复合负极材料的制备方法，其特征在于，所述将二硫化铁按照第一质量比加入到指定溶剂中，再加入一定量的弱酸溶液调节pH值小于7，经超声分散后得到第一混合液的步骤前，还包括：将乙二醇和N,N-二甲基甲酰胺按照第一体积比进行混合，得到第三混合液，将铁源按照指定铁源浓度加入所述第三混合液中，并...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈媛媛，褚春波，张耀，梁锐，王威，王明旺，
申请(专利权)人：欣旺达电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44