一种钠离子电池硬炭-二硫化钼负极材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种钠离子电池硬炭

【技术实现步骤摘要】
一种钠离子电池硬炭
‑
二硫化钼负极材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及钠离子电池
，尤其涉及一种钠离子电池硬炭
‑
二硫化钼负极材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]由于钠离子电池相较于锂离子电池原料来源更加丰富，成本更加低廉，因此，钠离子电池比锂离子电池更具有商业优势。因钠离子比锂离子具有更大的离子半径，因此，目前锂离子电池常用的负极材料不适用于钠离子电池，寻找适用于钠离子电池的负极材料是目前促进钠离子电池商业化亟需解决的技术问题。
[0003]其中二硫化钼(MoS2)由于具有大层间距以及较弱的层间范德华力，钠离子嵌入脱出阻力小，因此MoS2作为钠离子电池负极具有较高的比容量；但是MoS2导电性差，而且和Na形成合金后，膨胀率过高，循环过程容易粉化，导致电池的循环性能很差。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是：为了解决现有技术中二硫化钼作为钠离子电池负极材料时循环性能差的问题，本专利技术提供一种钠离子电池硬炭
‑
二硫化钼负极材料的制备方法，该制备方法通过炭材料对二硫化钼进行包覆来改善负极材料的循环性能，解决了现有技术中二硫化钼作为钠离子电池负极材料时循环性能较差的问题。
[0005]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0006]一种钠离子电池硬炭
‑
二硫化钼负极材料的制备方法，包括如下步骤：
[0007]S1：将钼源与硫源溶解于溶剂中，混合，得到混合液；
[0008]S2：将所述混合液于150℃～220℃进行喷雾干燥，得到二硫化钼前驱体；
[0009]S3：在氩氢混合气保护下，于300℃～500℃对所述二硫化钼前驱体进行烧结，得到二硫化钼；
[0010]S4：将碳源与所述二硫化钼混合，加入乙烯焦油，在氩氢混合气保护下，于700℃～900℃进行烧结，得到钠离子电池硬炭
‑
二硫化钼负极材料。
[0011]可选地，所述钼源选自钼酸铵、钼酸镁、钼酸锂、钼酸钾中的至少一种。
[0012]可选地，所述硫源选自硫氰化铵、硫化铵、硫化钠、硫化钾、硫代硫酸钠、二烯丙基硫醚、乙硫醇、丙硫醇、苯硫酚中的至少一种。
[0013]可选地，所述溶剂为去离子水或乙醇。
[0014]可选地，所述碳源选自淀粉、木质素、纤维素、腐植酸粉末中的至少一种。
[0015]可选地，所述钼源与所述硫源的摩尔比范围为1：(1
‑
1.5)。
[0016]可选地，所述碳源与所述二硫化钼的质量比范围为(1
‑
5)：1。
[0017]可选地，于300℃～500℃对所述二硫化钼前驱体进行烧结包括：以升温速率5～10℃/min升温至300℃～500℃烧结1h。
[0018]可选地，步骤S4中于700℃～900℃进行烧结包括：以升温速率5～10℃/min升温至
700℃～900℃烧结1h。
[0019]本专利技术的另一目的在于提供一种钠离子电池硬炭
‑
二硫化钼负极材料，通过如上所述的钠离子电池硬炭
‑
二硫化钼负极材料的制备方法进行制备。
[0020]本专利技术的有益效果是：
[0021]本专利技术提供的钠离子电池硬炭
‑
二硫化钼负极材料的制备方法，首先通过钼源与硫源反应生成二硫化钼，再将碳源与二硫化钼混合、烧结，得到以硬炭材料包覆二硫化钼的结构，一方面通过包覆于二硫化钼外侧的硬炭材料来提高导电性能，另一方面避免储钠过程中膨胀率过高，循环过程中粉化，提高钠离子电池的循环性能。
附图说明
[0022]下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。
[0023]图1是本专利技术实施例1制备的钠离子电池硬炭
‑
二硫化钼负极材料的TEM照片；
[0024]图2是本专利技术实施例1制备的钠离子电池硬炭
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二硫化钼负极材料的首次充放电曲线；
[0025]图3是本专利技术实施例1制备的钠离子电池硬炭
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二硫化钼负极材料的循环曲线。
具体实施方式
[0026]现在对本专利技术作进一步详细的说明。下面描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制，基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0027]为解决现有技术中二硫化钼作为钠离子电池负极材料时循环性能较差的问题，本专利技术提供一种钠离子电池硬炭
‑
二硫化钼负极材料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
[0028]S1：将钼源与硫源溶解于溶剂中，混合，得到混合液；
[0029]S2：将混合液于150℃～220℃进行喷雾干燥，得到二硫化钼前驱体；
[0030]S3：在氩氢混合气保护下，于300℃～500℃对二硫化钼前驱体进行烧结，得到二硫化钼；
[0031]S4：将碳源与二硫化钼混合，加入乙烯焦油，在氩氢混合气保护下，于700℃～900℃进行烧结，得到钠离子电池硬炭
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二硫化钼负极材料。
[0032]本专利技术提供的钠离子电池硬炭
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二硫化钼负极材料的制备方法，首先通过钼源与硫源反应生成二硫化钼，再将碳源与二硫化钼混合、烧结，得到以硬炭材料包覆二硫化钼的结构；其中乙烯焦油是一种廉价的石化副产物，作为液态碳源，可以与硫化物充分混合包覆，经过碳化后，生成硬炭包覆二硫化钼的核壳结构，由于硬炭层间距大，嵌钠后体积变化小，因此硬炭包覆能够显著抑制充放电过程二硫化钼的膨胀收缩，延长循环寿命，从而一方面通过包覆于二硫化钼外侧的硬炭材料来提高导电性能，另一方面避免储钠过程中膨胀率过高，循环过程中粉化，提高钠离子电池的循环性能。
[0033]为保证钠离子电池硬炭
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二硫化钼负极材料的综合性能，本专利技术优选钼源选自钼酸铵、钼酸镁、钼酸锂、钼酸钾中的至少一种；硫源选自硫氰化铵、硫化铵、硫化钠、硫化钾、硫代硫酸钠、二烯丙基硫醚、乙硫醇、丙硫醇、苯硫酚中的至少一种；并优选溶剂为去离子水或乙醇。
[0034]本专利技术通过液相混合均匀，接着喷雾干燥造粒，得到纳米级二硫化钼，可以有效改善二硫化钼充放电过程中的体积变化效应，同时纳米化有利于缩短钠离子与二硫化钼反应过程中的离子与电子的扩散路径，改善二硫化钼的倍率性能。
[0035]并且，在二硫化钼制备过程中采用氩氢混合气进行保护，以便于通过还原气氛来保证硫化物不被氧化，本专利技术优选氩氢混合气中氢气的体积含量为5％
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10％。
[0036]为提高负极材料的嵌钠容量以及循环寿命，本专利技术优选碳源选自淀粉、木质素、纤维素、腐植酸粉末中的至少一种。
[0037]为保证负极材料的综合性能，本专利技术优选钼源与硫源的摩尔比范围为1：(1
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1.5)；碳源与本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钠离子电池硬炭
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二硫化钼负极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：将钼源与硫源溶解于溶剂中，混合，得到混合液；S2：将所述混合液于150℃～220℃进行喷雾干燥，得到二硫化钼前驱体；S3：在氩氢混合气保护下，于300℃～500℃对所述二硫化钼前驱体进行烧结，得到二硫化钼；S4：将碳源与所述二硫化钼混合，加入乙烯焦油，在氩氢混合气保护下，于700℃～900℃进行烧结，得到钠离子电池硬炭
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二硫化钼负极材料。2.如权利要求1所述的钠离子电池硬炭
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二硫化钼负极材料的制备方法，其特征在于，所述钼源选自钼酸铵、钼酸镁、钼酸锂、钼酸钾中的至少一种。3.如权利要求1所述的钠离子电池硬炭
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二硫化钼负极材料的制备方法，其特征在于，所述硫源选自硫氰化铵、硫化铵、硫化钠、硫化钾、硫代硫酸钠、二烯丙基硫醚、乙硫醇、丙硫醇、苯硫酚中的至少一种。4.如权利要求1所述的钠离子电池硬炭
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二硫化钼负极材料的制备方法，其特征在于，所述溶剂为去离子水或乙醇。5.如权利要求1所述的钠离子电池硬炭
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二硫化钼负极材料的制备方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢皎，王瑨，
申请(专利权)人：成都佰思格科技有限公司，
类型：发明
国别省市：