【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及储能器械材料制备，尤其涉及一种负极材料，更加涉及一种硫负极材料及其制备方法，负极浆料及其合浆方法。
技术介绍
1、传统锂离子电池的负极材料通常为碳材料(天然石墨、人造石墨、软碳或硬碳)和硅材料(硅氧材料、硅锡合金或硅碳材料)。而为了满足日益增长的清洁能源需求，传统负极材料已经不能满足需求，因而探索新的电极材料来提高锂离子电池效率是非常有必要的。
2、二元过渡金属硫化物(tmds)，由于其具有类石墨烯层状结构，潜在的高比容量和原料元素存储量丰富等独特优势，已经在碱金属(li，na，k)可充电电池和超级电容器等研究领域得到了广泛的关注。特别是，tmds(例如mx2中，m选自v、ti、zr、nb、mo等，x选自s、se、te等)已经在锂/钠离子电池研究中得到了应用。与na+或者k+相比，li+(离子半径为)远小于和
3、然而，二元过渡金属硫化物(tmds)的比容量有限，且于电池的充放电过程中硫化物材料结构不够稳定，而影响电池的循环性能。
技术实现思路
1、基于上述问题，本专利技术的目的在于提供一种硫负极材料及其制备方法，负极浆料及其合浆方法。此硫负极材料用于电池不仅具有较高的比容量，还具有较佳的充放电速率性能和循环稳定性。
2、为实现上述目的，本专利技术第一方面提供了一种硫负极材料，为层状晶态硫化物，具有[cu2sbs3]-二维阴离子层，乙二胺分子穿插于所述[cu2sbs3]-二维阴离子层中。
3、与现有技术相比，本专利技术的
4、(1)与二元tmds相比，本专利技术提供的硫负极材料为三元体系。其中，铜、锑为二元金属阳离子，可以通过多个氧化还原使反应达到更高的比容量，故该负极材料的比容量较高。
5、(2)于三元体系的硫锑材料体系中引入cu+，利用其亲硫特性可获得稳定的层状结构，层状结构构成的骨架在充放电过程中相对稳定，从而使组装的锂离子电池具有良好的循环稳定性。
6、(3)过渡金属cu+具有良好的电化学催化活性，可以促进锂离子的嵌入/脱嵌反应，有利于提高锂离子电池的充放电速率性能和循环稳定性。
7、(4)乙二胺分子穿插[cu2sbs3]-二维阴离子层中，使得层间距较大，可为锂离子的运输提供宽广的路径，且乙二胺分子独特的层状结构在充放电过程中可起到稳定[cu2sbs3]-骨架的作用，从而可进一步提高其作为负极材料的循环稳定性。
8、作为本专利技术的一技术方案，所述[cu2sbs3]-二维阴离子层为十元[cu3sb2s8]环和六元[cu2sbs3]环在[010]平面所形成的两个单层相互连接构成的二维结构。
9、作为本专利技术的一技术方案，化学式为[c2n2h10]0.5cu2sbs3·h2o。
10、本专利技术第二方面提供了一种硫负极材料的制备方法，包括步骤：将铜粉、锑粉、硫脲和溶剂混合后密封于高压容器中，于140～180℃的温度下热处理5～10d后冷却洗涤。
11、本专利技术硫负极材料的制备方法采用溶剂热合成法。相对于其他制备方法，溶剂热合成法可以得到均匀分散的纳米颗粒，可提高材料的可充放电速率性能和循环稳定性。此外，溶剂热合成法还可以通过调控反应条件和添加适当的添加剂来控制材料的形貌、结构和电化学性能，具有较高的可控性和灵活性。此外，相比于传统的锂离子电池负极材料而言(如石墨等)，本专利技术硫负极材料的制备过程中产生的废弃物较少，且材料本身具有良好的可再生性和可回收性，对环境影响较小。
12、作为本专利技术的一技术方案，所述铜粉、所述锑粉、所述硫脲和所述溶剂的质量比为1～1.1:1:15～25:100～150。
13、作为本专利技术的一技术方案，所述溶剂包括乙醇和/或水。
14、本专利技术第三方面提供了一种负极浆料，以质量份数计，制备原料包括80～95份负极材料、1～10份导电剂、1～10份粘结剂和45～65份溶剂，所述粘结剂至少包括cmc，所述负极材料为前述的硫负极材料或前述的硫负极材料的制备方法所制备的硫负极材料。本专利技术的负极浆料具有较佳的稳定性和分散性。
15、作为本专利技术的一技术方案，所述导电剂选自导电炭黑、乙炔黑、石墨烯和碳纳米管中的至少一种，所述粘结剂还包括sbr，所述溶剂选自水。
16、本专利技术第四方面提供了一种负极浆料的合浆方法，包括如下步骤。
17、(1)将所述导电剂、所述负极材料和30～70wt.％的所述cmc于双行星搅拌釜中进行真空搅拌得混合材料；
18、(2)于所述混合材料中加入第一部分的所述溶剂混合后得第一浆料；
19、(3)将所述第一浆料中加入剩余部分的所述cmc再混合得第二浆料；
20、(4)于所述第二浆料中加入第二部分的所述溶剂再混合得第三浆料；
21、(5)提高搅拌频率对所述第三浆料进行搅拌后，再加入剩余的所述溶剂和所述粘结剂进行搅拌，调节至浆料的固含量为35～55％，降低搅拌速度抽真空搅拌并排除浆料中的气体。
22、本专利技术的硫负极材料为纳米体系，于合浆中将cmc分段加入可避免浆料凝胶化。另外，将导电剂、负极材料和cmc于双行星搅拌釜中真空搅拌进行干混可于负极材料表面包裹一层cnt导电剂层，可使最终的锂离子电池具有很好的导电性、循环性能和安全性能。所制得的负极浆料具有良好的导电性和分散性。
23、本专利技术还提供了前述的硫负极材料或前述的硫负极材料的制备方法所制备的硫负极材料于锂离子电池中的应用。
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1.一种硫负极材料，其特征在于，为层状晶态硫化物，具有[Cu2SbS3]-二维阴离子层，乙二胺分子穿插于所述[Cu2SbS3]-二维阴离子层中。
2.根据权利要求1所述的硫负极材料，其特征在于，所述[Cu2SbS3]-二维阴离子层为十元[Cu3Sb2S8]环和六元[Cu2SbS3]环在[010]平面所形成的两个单层相互连接构成的二维结构。
3.根据权利要求1所述的硫负极材料，其特征在于，化学式为[C2N2H10]0.5Cu2SbS3·H2O。
4.一种硫负极材料的制备方法，其特征在于，包括步骤：将铜粉、锑粉、硫脲和溶剂混合后密封于高压容器中，于140～180℃的温度下热处理5～10d后冷却洗涤。
5.根据权利要求4所述的硫负极材料的制备方法，其特征在于，所述铜粉、所述锑粉、所述硫脲和所述溶剂的质量比为1～1.1:1:15～25:100～150。
6.根据权利要求4所述的硫负极材料的制备方法，其特征在于，所述溶剂包括乙醇和/或水。
7.一种负极浆料，其特征在于，以质量份数计，制备原料包括80～95份负极材料、1
8.根据权利要求7所述的负极浆料，其特征在于，所述导电剂选自导电炭黑、乙炔黑、石墨烯和碳纳米管中的至少一种，所述粘结剂还包括SBR，所述溶剂选自水。
9.根据权利要求7或8所述的负极浆料的合浆方法，其特征在于，包括步骤：
10.如权利要求1～3任意一项所述的硫负极材料或权利要求4～6任意一项所述的硫负极材料的制备方法所制备的硫负极材料于锂离子电池中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种硫负极材料，其特征在于，为层状晶态硫化物，具有[cu2sbs3]-二维阴离子层，乙二胺分子穿插于所述[cu2sbs3]-二维阴离子层中。
2.根据权利要求1所述的硫负极材料，其特征在于，所述[cu2sbs3]-二维阴离子层为十元[cu3sb2s8]环和六元[cu2sbs3]环在[010]平面所形成的两个单层相互连接构成的二维结构。
3.根据权利要求1所述的硫负极材料，其特征在于，化学式为[c2n2h10]0.5cu2sbs3·h2o。
4.一种硫负极材料的制备方法，其特征在于，包括步骤：将铜粉、锑粉、硫脲和溶剂混合后密封于高压容器中，于140～180℃的温度下热处理5～10d后冷却洗涤。
5.根据权利要求4所述的硫负极材料的制备方法，其特征在于，所述铜粉、所述锑粉、所述硫脲和所述溶剂的质量比为1～1.1:1:15～25:100～1...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄莉婷，甄莉，程海涛，
申请(专利权)人：东莞市创明电池技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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