一种复合负极材料及其制备方法与锂离子电池技术

本发明专利技术提供一种复合负极材料及其制备方法与锂离子电池，涉及锂离子电池技术领域，所述制备方法包括如下步骤：将软模板剂与酸性溶液混合，于0℃下搅拌，得到软模板溶液；S2：向软模板溶液中加入过渡金属盐与导电单体，得到预反应混合液；S3：向预反应混合液中滴加过硫酸铵溶液，于0℃下聚合反应，得到复合材料前驱体；S4：将复合材料前驱体于惰性气氛、800

【技术实现步骤摘要】
一种复合负极材料及其制备方法与锂离子电池


[0001]本专利技术涉及锂离子电池
，尤其涉及一种复合负极材料及其制备方法与锂离子电池。

技术介绍

[0002]过渡金属硫化物已被证实具有较高的理论容量、良好的机械性能,是极具潜力的锂离子电池负极材料，然而过渡金属硫化物的电导率较差，并且在充放电过程中由于其体积膨胀变化大而容易造成电极结构的塌陷，直接用作锂离子电池负极材料，会导致电池容量快速衰减、循环稳定性降低。
[0003]目前通常通过将过渡金属硫化物与碳材料进行复合制备过渡金属硫化物
‑
碳复合材料来抑制过渡金属硫化物颗粒的聚集和体积膨胀，从而在提高电化学稳定性的同时，还增加材料的导电性。
[0004]现有的过渡金属硫化物
‑
碳复合材料制备过程中，如公布号为CN107978745A的专利技术专利，通常需要单独对过渡金属硫化物与碳材料进行制备，然后再将二者混合进行复合；这种制备方法得到的复合材料易于出现过渡金属硫化物分散性较差的问题，影响复合材料的电化学性能。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是：为了解决现有技术过渡金属硫化物
‑
碳复合材料中过渡金属硫化物分散性较差的问题，本专利技术提供一种复合负极材料的制备方法，该制备方法通过原位同时生成过渡金属硫化物与碳纳米管，制备过程简单，同时过渡金属硫化物分散性好，解决了现有技术中过渡金属硫化物分散性差的问题。
[0006]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0007]一种复合负极材料的制备方法，包括如下步骤：
[0008]S1：将软模板剂与酸性溶液混合，于0℃下搅拌，得到软模板溶液；
[0009]S2：向所述软模板溶液中加入过渡金属盐与导电单体，得到预反应混合液；
[0010]S3：向所述预反应混合液中滴加过硫酸铵，于0℃下聚合反应，得到复合材料前驱体；
[0011]S4：将所述复合材料前驱体于惰性气氛、800
‑
1000℃下煅烧后，洗涤，干燥，得到复合负极材料。
[0012]可选地，所述软模板剂为甲基橙；所述酸性溶液为盐酸溶液。
[0013]可选地，所述过渡金属盐选自钴盐、镍盐、锌盐、锰盐、铁盐、锡盐中的至少一种。
[0014]可选地，所述过渡金属盐选自过渡金属硝酸盐、过渡金属硫酸盐中的至少一种。
[0015]可选地，所述导电单体选自苯胺单体与吡咯单体中的至少一种。
[0016]可选地，所述软模板剂与所述导电单体的摩尔比为1：(5
‑
15)。
[0017]可选地，所述过渡金属盐与所述导电单体的质量比为(140
‑
200)：41。
[0018]可选地，所述过硫酸铵与所述导电单体的摩尔比为1:1。
[0019]本专利技术的另一目的在于提供一种复合负极材料，通过如上所述的复合负极材料的制备方法进行制备。
[0020]本专利技术的再一目的在于提供一种锂离子电池，包括如上所述的复合负极材料。
[0021]本专利技术的有益效果是：
[0022]本专利技术提供的复合负极材料的制备方法，采用软模板法，在导电单体低温聚合过程中，通过过渡金属盐来同步制备过渡金属硫化物，再经高温煅烧后，即可得到过渡金属硫化物
‑
碳纳米管复合材料；由于过渡金属硫化物是在碳纳米管制备过程中原位生成，因此得到的复合材料中过渡金属硫化物分散性好，有助于提高复合材料的电化学性能。
附图说明
[0023]下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。
[0024]图1是本专利技术实施例1制备的复合负极材料的TEM照片；
[0025]图2是本专利技术实施例1制备的复合负极材料的XPS谱图；
[0026]图3是本专利技术实施例1制备的复合负极材料在0.3A/g电流密度下的循环性能曲线。
具体实施方式
[0027]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。
[0028]为解决现有技术中过渡金属硫化物分散性较差的问题，本专利技术提供一种复合负极材料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
[0029]本专利技术提供的复合负极材料的制备方法，采用软模板法，在导电单体低温聚合过程中，通过过渡金属盐来同步制备过渡金属硫化物，再经高温煅烧后，即可得到过渡金属硫化物
‑
碳纳米管复合材料；由于过渡金属硫化物是在碳纳米管制备过程中原位生成，因此得到的复合材料中过渡金属硫化物分散性好，有助于提高复合材料的电化学性能。
[0030]本专利技术提供的复合负极材料的制备方法，在原位聚合过程中加入的过硫酸铵，一方面作为原位聚合反应的引发剂，另一方面作为过渡金属硫化物的硫源，同时作为硫源，使得得到的碳纳米管为S掺杂碳纳米管，进一步提高复合负极材料的电化学性能。
[0031]此外，由于本专利技术提供的复合负极材料的制备方法不需要单独对过渡金属硫化物和碳纳米管进行制备，在提高复合负极材料电化学性能的同时，还有助于减少制备步骤，简化制备过程，降低制备难度。
[0032]本专利技术优选步骤S1中的软模板剂为甲基橙；酸性溶液为盐酸溶液，并进一步优选盐酸溶液的浓度为0.05mol/L，步骤S1中的搅拌时间为半小时。
[0033]其中加入盐酸的目的是增加单体(如：苯胺、吡咯)在溶液中的溶解度；以甲基橙为软模板剂，在溶液中会自组装成超分子聚集体，起到模板作用，单体在其表面聚合，当聚合完成后，除去甲基橙模板，即可得到管状结构，进而能够得到碳纳米管。
[0034]本专利技术中的过渡金属硫化物可以为硫化钴、硫化镍、硫化锌、硫化锰、硫化铁、硫化锡中的至少一种，因此，本专利技术优选过渡金属盐选自钴盐、镍盐、锌盐、锰盐、铁盐、锡盐中的
至少一种；并进一步优选过渡金属盐选自过渡金属硝酸盐、过渡金属硫酸盐中的至少一种；具体的，本专利技术优选过渡金属盐为Co(NO3)2·
6H2O。
[0035]为提高复合负极材料的电化学性能，本专利技术优选步骤S2中的导电单体选自苯胺单体与吡咯单体中的至少一种，从而在煅烧后得到的碳纳米管为N，S掺杂碳纳米管，本专利技术得到的复合负极材料为过渡金属硫化物
‑
N，S掺杂碳纳米管复合材料，以进一步提高复合负极材料的电化学性能。
[0036]为保证反应物充分反应，本专利技术优选步骤S3中聚合反应的反应时间为24小时。
[0037]本专利技术优选步骤S4中的惰性气氛为氮气气氛，并优选步骤S4中的煅烧时间为3小时，煅烧后通过酸洗来去除不稳定物质，具体酸洗过程为，用0.5mol/L H2SO4溶液在80℃下酸洗处理8小时去除不稳定物质，然后用去离子水进行洗涤。
[0038]为兼顾复合负极材料的电化学性能以及反应效本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合负极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：将软模板剂与酸性溶液混合，于0℃下搅拌，得到软模板溶液；S2：向所述软模板溶液中加入过渡金属盐与导电单体，得到预反应混合液；S3：向所述预反应混合液中滴加过硫酸铵，于0℃下聚合反应，得到复合材料前驱体；S4：将所述复合材料前驱体于惰性气氛、800
‑
1000℃下煅烧后，洗涤，干燥，得到复合负极材料。2.如权利要求1所述的复合负极材料，其特征在于，所述软模板剂为甲基橙；所述酸性溶液为盐酸溶液。3.如权利要求1所述的复合负极材料的制备方法，其特征在于，所述过渡金属盐选自钴盐、镍盐、锌盐、锰盐、铁盐、锡盐中的至少一种。4.如权利要求3所述的复合负极材料的制备方法，其特征在于，所述过渡金属盐选自过渡金属硝酸盐、过渡金属硫酸盐中的至少一种。5.如权...

【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：