一种MoS2/MoO2/三维碳锂离子电池负极材料的制备方法技术

本发明专利技术公开的一种MoS2/MoO2/三维碳锂离子电池负极材料的制备方法。以果渣碳和钼酸铵为前驱体，通过钼酸铵在高温条件下分解为MoO3，进一步与S粉发生氧化还原反应得到MoO2，采用原位合成法使得MoS2纳米片与MoO2复合长在三维果渣碳上，形成具有三维碳支撑的MoS2/MoO2复合材料。本方法使得三维碳纳米材料得到有效的分散，同时既可使复合纳米材料的结构得到有效调控，又保障了组分间紧密的结合作用。使所得产物既具有高的锂离子电池体积容量，同时又具有良好的循环性能。且制备过程简单易控，周期短，能耗低，产物的重复性高，产率大，有利于规模化生产。

Preparation of a MoS2/MoO2/3-D Carbon-Lithium Ion Battery Anode Material

The invention discloses a preparation method of MoS2/MoO2/three-dimensional carbon lithium ion battery negative electrode material. MoO 2 was synthesized by oxidation-reduction reaction of ammonium molybdate with S powder at high temperature. MoO 2 Nano-sheets and MoO 2 were grown on three-dimensional pomace carbon by in situ synthesis method, and MoO 2/MoO 2 Composites supported by three-dimensional carbon were formed by decomposition of ammonium molybdate and pomace carbon and ammonium molybdate as precursors. This method can effectively disperse three-dimensional carbon nano-materials, effectively control the structure of composite nano-materials, and ensure the tight bonding between components. The product has not only high volume capacity of lithium ion batteries, but also good cycle performance. The preparation process is simple, easy to control, short cycle, low energy consumption, high product repeatability and high yield, which is conducive to large-scale production.

【技术实现步骤摘要】
一种MoS2/MoO2/三维碳锂离子电池负极材料的制备方法
本专利技术涉及锂离子电池
，具体涉及一种MoS2/MoO2/三维碳锂离子电池负极材料的制备方法。
技术介绍
随着人们对清洁能源和可再生资源的广泛关注，锂离子电池已被广泛用作各种电子产品的工作电源(手机、笔记本电脑、数码相机等)和移动式装备的动力电池(电动车、潜艇、导弹发射等)。锂离子电池与传统的二次电池相比，具有高能量、高工作电压、高安全性、环境污染小等优点，被认为是最有前途的化学电源。目前，二次电池的负极材料主要为碳基材料，但其理论容量只有372mAhg-1，难以满足人们当前对于小体积大容量的需求。而且，碳基材料在充放电过程中容易脱落，存在安全性问题，因此，探索一种新的可以替代碳基材料的锂离子电池负极材料成为当前研究的热点。为了寻找出具有高容量的负极替代材料，人们已经做了大量的研究工作，其中，过渡金属氧化物及硫化物，如Co3O4、SnO2、和MoS2等作为锂离子电池负极材料时，表现出较高的容量，引起人们的广泛关注。([1]WangT,LiH,ShiS.2DFilmofCarbonNanofibersElasticallyAstrictedMnOMicroparticles:AFlexibleBinder-FreeAnodeforHighlyReversibleLithiumIonStorage.Small,2017.[2]XuJ,ZhangJ,ZhangW,etal.InterlayerNanoarchitectonicsofTwo-DimensionalTransition-MetalDichalcogenidesNanosheetsforEnergyStorageandConversionApplications.AdvancedEnergyMaterials,1700571,2017.[3]ZhanweiXu,HuanleiWang,ZhiLi,AlirezaKohandehghan,JiaDing,JianChen,KaiCui,DavidMitlin:SulfurrefinesMoO2distributionenablingimprovedlithiumionbatteryperformance.TheJournalofPhysicalChemistryC118,18387-18396,2014.)MoS2具有独特的层状结构，在S-Mo-S片之间的原子为强共价力结合，而S-Mo-S层间通过范德华力结合，这为Li+的引入提供了空间和通道。其作为锂离子电池负极活性材料，理论容量为670mAhg-1。然而，由于片状的MoS2经过充放电发生叠加及其导电性差等原因，当作为锂离子电池负极材料时，表现出较差的稳定性([4]YongjiGong,ShubinYang,LiangZhan,LuluMa,RobertVajtai,PulickelM.Ajayan:Abottom-upapproachtobuild3Darchitecturesfromnanosheetsforsuperiorlithiumstorage.AdvancedFunctionalMaterials.24,125-130,2014.)。为了解决这一问题，有大量研究通过改变二硫化钼的二维层状结构来抑制其在充放电过程中结构的塌陷，提高二硫化钼材料的电化学性能。例如，通过水热法调控二硫化钼的结构，制备超薄、弯曲、多孔的二硫化钼。([5]J.-W.Jiang,Z.Qi,H.S.Park,T.Rabczuk,Elasticbendingmodulusofsingle-layermolybdenumdisulfide(MoS2):finitethicknesseffect,Nanotechnology,24,435705,2013.[6]J.Kibsgaard,Z.Chen,B.N.Reinecke,T.F.Jaramillo,EngineeringthesurfacestructureofMoS2topreferentiallyexposeactiveedgesitesforelectrocatalysis,NatureMaterials,11,963,2012.[7]H.Liu,F.Zhang,W.Li,X.Zhang,C.S.Lee,W.Wang,Y.Tang,Poroustremella-likeMoS2/polyanilinehybridcompositewithenhancedperformanceforlithium-ionbatteryanodes,ElectrochimicaActa,167,132-138,2015.)再者，有研究者将碳添加剂引入，如碳纳米管、石墨烯具有大的比表面积和高的导电性，通常被用来改善这些材料的循环性能([8]YangZhao,YingHuang,XuSun,HaijianHuang,KeWang,MengZong,QiufenWang:HollowZn2SnO4boxeswrappedwithflexiblegrapheneasanodematerialsforlithiumbatteriesElectrochimicaActa120,128–132,2014.)。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种MoS2/MoO2/三维碳锂离子电池负极材料的制备方法，该方法制备过程简单、易控，反应周期短，能耗低，重复性高，产率大，经该方法制得的MoS2/MoO2/三维碳材料用于锂离子电池负极材料具有放电比容量高，循环稳定性好等特点。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：1)取0.1～1g的KOH溶解于50ml的去离子水中，然后向其中加入0.5～1.5g的苹果渣混合，得到溶液A；2)将溶液A放入高温高压灭菌器中置于烘箱，在180～210℃保温18～26h，冷却至室温后，取出产物，将所得溶液在100～115℃蒸干去除水分，得到产物B；3)将产物B置于磁舟中，放入管式炉中自室温以5～10℃min-1的升温速率升温至500～700℃煅烧2～3h，随炉冷却至室温，用去离子水和乙醇清洗后干燥，得到产物C；4)以1：(0.1～10)的质量比取产物C和钼酸铵，均匀混合研磨后得到预制体D；5)按照1：(0.5～10)的质量比取预制体D和S粉，研磨均匀后，置于瓷舟中，在氩气条件下，以5～10℃min-1的升温速率自室温升温至600～750℃保温反应0.5～2h，得到产物E；6)将产物E用去离子水和乙醇多次洗涤并在70℃下真空干燥得到具有三维碳支撑的MoS2/MoO2锂离子电池负极材料。所述步骤1)的反应容器为不锈钢反应内釜。所述步骤5)当升温至150℃时，关闭氩气流。本专利技术选用MoO2可以起到导电材料的作用，同时可以部分甚至全部替代碳纳米材料。有望得到高体积比容量的电极材料。但若单一用MoO2作为MoS2的导电材料及基底，MoO2本身是活性材料，经过充放电会引起体积膨胀，造成整个材料的结构坍塌。所以选用三维多孔果渣碳材料作为纳米支撑材料。果渣本身具有丰富的纤维多孔结构，主要成分有果胶、半纤维素和木质素等，是优良生物碳制备的前躯体，具有较大半径的有机质体可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种MoS2/MoO2/三维碳锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：1)取0.1～1g的KOH溶解于50ml的去离子水中，然后向其中加入0.5～1.5g的苹果渣混合，得到溶液A；2)将溶液A放入高温高压灭菌器中置于烘箱，在180～210℃保温18～26h，冷却至室温后，取出产物，将所得溶液在100～115℃蒸干去除水分，得到产物B；3)将产物B置于磁舟中，放入管式炉中自室温以5～10℃min

【技术特征摘要】
1.一种MoS2/MoO2/三维碳锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：1)取0.1～1g的KOH溶解于50ml的去离子水中，然后向其中加入0.5～1.5g的苹果渣混合，得到溶液A；2)将溶液A放入高温高压灭菌器中置于烘箱，在180～210℃保温18～26h，冷却至室温后，取出产物，将所得溶液在100～115℃蒸干去除水分，得到产物B；3)将产物B置于磁舟中，放入管式炉中自室温以5～10℃min-1的升温速率升温至500～700℃煅烧2～3h，随炉冷却至室温，用去离子水和乙醇清洗后干燥，得到产物C；4)以1：(0.1～10)的质量比取产物C和钼酸铵，均匀混合研磨...

【专利技术属性】
技术研发人员：许占位，关伟伟，杨思哲，王天，赵怡星，汤曼菁，陈雪莹，齐珺，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61