一种高性能锂电池电负极材料的制备方法技术

本发明专利技术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MoS

【技术实现步骤摘要】
一种高性能锂电池电负极材料的制备方法
本专利技术属于锂电池制造
，具体涉及一种高性能锂电池电负极材料的制备方法。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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，本专利技术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。本专利技术考虑到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。本专利技术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/MoS2SEM图；图3复合材料TiO2/MoS2TEM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)Ti2p，(c)Mo3d，(d)S2p；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专利技术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CTAB0.12g，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所本文档来自技高网...

【技术保护点】
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：/nS1.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TiO

【技术特征摘要】
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。

【专利技术属性】
技术研发人员：许伟，周翠芳，秦作路，周建中，李明钧，张萍，毛鸥，
申请(专利权)人：天能帅福得能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33