SnS2-CNTs复合材料及其制备方法以及复合正极材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及材料领域，具体而言，涉及一种SnS2‑CNTs复合材料及其制备方法以及复合正极材料的制备方法。向分散均匀的CNTs分散液中加入五水四氯化锡，搅拌均匀后，得第一溶液；向第一溶液中滴加硫源溶液，搅拌均匀后，在175‑185℃反应20‑25小时后冷却至室温后制得SnS2‑CNTs复合材料。将SnS2‑CNTs复合材料与硫进行热熔融处理制得S/SnS2‑CNTs复合正极材料。二硫化锡具有强化学吸附性、碳纳米管具有良好导电性，SnS2与CNTs两者协同作用，有效改善了硫正极的电化学性能。

SnS2-CNTs composites and their preparation methods as well as the preparation methods of composite cathode materials

The invention relates to the field of materials, in particular to a SnS2 CNTs composite material, a preparation method thereof and a preparation method of a composite cathode material. SnS2 CNTs composites were prepared by adding tin tetrachloride pentahydrate to uniformly dispersed CNTS dispersions, stirring them evenly, adding sulfur source solution to the first solution, stirring them evenly, reacting at 175 185 C for 20 25 hours and cooling them to room temperature. S/SnS2_ CNTs composite cathode material was prepared by melting SnS2_ CNTs composite material with sulfur. SnS_2 has enhanced chemical adsorption and good conductivity of carbon nanotubes. SnS_2 and CNTs have synergistic effects, which effectively improve the electrochemical performance of sulfur cathode.

【技术实现步骤摘要】
SnS2-CNTs复合材料及其制备方法以及复合正极材料的制备方法
本专利技术涉及材料领域，具体而言，涉及一种SnS2-CNTs复合材料及其制备方法以及复合正极材料的制备方法。
技术介绍
随着人类社会的快速发展和科学技术的不断进步，低能量密度的锂离子电池已越来越不能满足人们目前的需求。锂硫电池因具有高的理论比容量(1675mAh.g-1)和理论比能量(2600Wh.kg-1)成为了新一代锂离子电池的候选者。然而，锂硫电池的应用受到了以下两个主要问题的阻碍：单质硫导电性差；放电中间产物多硫化锂易溶解于电解液造成的严重的“穿梭效应”。
技术实现思路
本专利技术的第一目的在于提供一种SnS2-CNTs复合材料的制备方法。本专利技术的第二目的在于提供一种SnS2-CNTs复合材料。本专利技术的第三目的在于提供一种复合正极材料的制备方法，改善硫正极的电化学性能。为了实现上述目的，本专利技术实施例采用的技术方案如下：一种SnS2-CNTs复合材料的制备方法，包括以下步骤：向分散均匀的CNTs分散液中加入五水四氯化锡，搅拌均匀后，得第一溶液；向第一溶液中滴加硫源溶液，搅拌均匀后，在175-185℃反应20-25小时后冷却至室温；其中，硫源选自L-半胱氨酸或者硫脲中的任意一种。一种SnS2-CNTs复合材料，采用如上述的SnS2-CNTs复合材料的制备方法制得。一种复合正极材料的制备方法，包括以下步骤：将如上述的SnS2-CNTs复合材料与单质S研磨均匀后，在氩气气氛下，150-160℃热处理10-13h后冷却至室温。本专利技术的有益效果是：本专利技术提供的一种SnS2-CNTs复合材料的制备方法，包括以下步骤：向分散均匀的CNTs分散液中加入五水四氯化锡，搅拌均匀后，得第一溶液；向第一溶液中滴加硫源溶液，搅拌均匀后，在175-185℃反应20-25小时后冷却至室温；其中，硫源选自L-半胱氨酸或者硫脲中的任意一种。采用一步水热法制备SnS2-CNTs复合材料。该方法利用对多硫化锂有强化学吸附性的二硫化锡(SnS2)以及具有良好导电性的碳纳米管(CNTs)复合制得的SnS2-CNTs复合材料，能够用于改善硫正极材料的电化学性能。本专利技术提供的一种SnS2-CNTs复合材料，采用如上述的SnS2-CNTs复合材料的制备方法制得。本专利技术提供的一种复合正极材料的制备方法，包括以下步骤：将如上述的SnS2-CNTs复合材料与单质S研磨均匀后，在氩气气氛下，150-160℃热处理10-13h后冷却至室温。将SnS2-CNTs复合材料与硫进行热熔融处理制得S/SnS2-CNTs复合正极材料。二硫化锡具有强化学吸附性、碳纳米管具有良好导电性，SnS2与CNTs两者协同作用，有效改善了硫正极的电化学性能。SnS2通过强的化学吸附作用有效的抑制了多硫化锂在电解液中的溶解，避免了活性物质的快速损失，改善了硫正极的循环稳定性。CNTs的加入显著提高了整个电极的导电性，保证了离子和电子的快速传递，同时对SnS2纳米片起到了细化作用，增加了SnS2的反应位点，提高了电极的倍率性能和进一步改善了电极的循环稳定性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本专利技术实施例制得的复合正极材料以及对比例制得的S/SnS2复合正极材料的XRD衍射图谱；图2为本专利技术实施例制得的复合正极材料以及对比例制得的S/SnS2复合正极材料的SEM照片；图3为本专利技术实施例制得的复合正极材料以及对比例制得的S/SnS2复合正极材料的电化学测试结果；图4为本专利技术实施例制得的复合正极材料以及对比例制得的S/SnS2复合正极材料的EIS测试结果。具体实施方式下面将结合实施例对本专利技术的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本专利技术，而不应视为限制本专利技术的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。下面对本专利技术实施例的SnS2-CNTs复合材料及其制备方法以及复合正极材料的制备方法进行具体说明。本专利技术实施例提供的一种SnS2-CNTs复合材料的制备方法，包括以下步骤：S1、向分散均匀的CNTs分散液中加入五水四氯化锡，搅拌均匀后，得第一溶液。进一步地，分散均匀CNTs分散液是采用超声分散3.5-4.5小时。在本专利技术其他可选的实施例中，将上述的CNTs分散液分散均匀也可以选择采用本领域其他可适用的分散方法。进一步地，在本实施例中，上述的CNTs分散液可以选择自制或者通过市售购买获得。可选的，采用CVD法制备CNTs。具体地，将盛有适量催化剂的石英舟放入管式炉中，在50sccmAr气氛下，将温度以10℃﹒min-1的升温速率升至800℃，然后通入40sccmH2，恒温60min还原催化剂；再在30sccmAr氛围下，将温度降至700℃，通入混合气体(25sccmC2H2和225sccmAr)，60min生长CNTs。最后在50sccmAr气氛下，自然降至室温，取出放入圆底烧瓶，加入适量浓HNO3，超声分散后80℃条件下冷凝回流5h，抽滤洗涤至中性，60℃过夜干燥得到CNTs。需要说明的是，上述的催化剂选择本领域文献资料提供的可适用的催化剂。进一步地，添加的CNTs的质量分数为SnS2-CNTs复合材料的10％-30％。进一步地，分散CNTs分散液时还向CNTs分散液中加入表面活性剂。通过向上述的CNTs分散液中添加表面活性剂，能够提高CNTs分散液的分散效果，有效避免CNTs分散液发生团聚现象，从而为后续获得性能良好的SnS2-CNTs复合材料提供有利的保障。进一步地，表面活性剂选自聚乙烯吡咯烷酮。聚乙烯吡咯烷酮简称PVP，是一种非离子型高分子化合物。极易溶于水及含卤代烃类溶剂、醇类、胺类、硝基烷烃及低分子脂肪酸等,不溶于丙酮、乙醚、松节油、脂肪烃和脂环烃等少数溶剂。能与多数无机酸盐、多种树脂相容。在本实施例中，选择上述的聚乙烯吡咯烷酮作为表面活性剂，能够有效地提高CNTs分散液的分散效果。需要说明的是，在本专利技术其他可选的实施例中，上述的表面活性剂也可以选择本领域其他常见的可适用的能够提高CNTs分散液的分散效果的表面活性剂。进一步地，自聚乙烯吡咯烷酮的质量百分比为CNTs分散液总质量的10％。通过将上述的自聚乙烯吡咯烷酮的质量百分比选择设置为CNTs分散液总质量的10％，不仅能够有效地提高CNTs分散液的分散效果，也不会造成浪费。进一步地，向分散均匀的CNTs分散液中加入五水四氯化锡。五水四氯化锡作为锡源，为后续制备得到性能良好的SnS2-CNTs复合材料提供有利的保障。进一步地，将上述的五水四氯化锡加入到分散均匀的CNTs分散液中后，不断地搅拌，使得五水四氯化锡能够完全地溶解在CNTs分散液中，并且通过搅拌能够使得混合溶液更加地均匀。进一步地，搅拌均匀的混合本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种SnS2‑CNTs复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：向分散均匀的CNTs分散液中加入五水四氯化锡，搅拌均匀后，得第一溶液；向所述第一溶液中滴加硫源溶液，搅拌均匀后，在175‑185℃反应20‑25小时后冷却至室温；其中，所述硫源选自L‑半胱氨酸或者硫脲中的任意一种。

【技术特征摘要】
1.一种SnS2-CNTs复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：向分散均匀的CNTs分散液中加入五水四氯化锡，搅拌均匀后，得第一溶液；向所述第一溶液中滴加硫源溶液，搅拌均匀后，在175-185℃反应20-25小时后冷却至室温；其中，所述硫源选自L-半胱氨酸或者硫脲中的任意一种。2.如权利要求1所述的SnS2-CNTs复合材料的制备方法，其特征在于，所述CNTs的质量分数为所述SnS2-CNTs复合材料的10％-30％。3.如权利要求1所述的SnS2-CNTs复合材料的制备方法，其特征在于，分散均匀所述CNTs分散液是采用超声分散3.5-4.5小时。4.如权利要求3所述的SnS2-CNTs复合材料的制备方法，其特征在于，分散所述CNTs分散液时还向所述CNTs分散液中加入表面活性剂。5.如权利要求4所述的SnS2-CNTs复合材料的制备方法，其特征在于，所述表面活...

【专利技术属性】
技术研发人员：江奇，刘青青，卢晓英，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川,51