[发明专利]一种用于锂离子电池负极的MoS2/C微球复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于锂离子电池负极的MoS₂/C微球复合材料及其制备方法，涉及锂离子电池技术领域，所述复合材料是由二硫化钼和碳微球复合而成，所述二硫化钼生长在碳微球表面；其制备方法包括以下步骤：配制糖类化合物的水溶液，然后加入水热反应釜中进行水热反应，冷却至室温，离心烘干，得碳微球；向碳微球中加水，搅拌，向其中加入钼酸钠、硫脲，搅拌，转移到水热反应釜中进行水热反应，冷却至室温，离心干燥，再在惰性气氛中进行淬火处理，即得。本发明通过先制备碳微球再在其基础上生长二硫化钼，一方面通过引入碳微球提升二硫化钼的导电性，另一方面通过将二硫化钼在碳球上生长限制其在作为锂离子电池负极材料充放电时所引起的体积膨胀。

技术领域

本发明涉及锂离子电池负极材料技术领域，尤其涉及一种用于锂离子电池负极的MoS₂/C微球复合材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池因能量密度大、无记忆效应、比容量高、工作电压高、寿命长等优异性质目前被广泛应用于能量存储设备如电子设备、动力电池等领域。目前商业化的锂离子电池负极材料采用最多的为石墨，但石墨的理论比容量仅有 372mAh/g，较低的比容量限制了锂离子电池在动力电池领域的进一步应用。

二硫化钼是一种具有类似三明治结构的二维层状材料，在二硫化钼的结构组成中，其上下两层分别都是由硫原子相互连接组成，在这两层硫原子层之间是由钼原子组成的一层原子层。其中硫原子层和钼院子层之间的层间距大约为 0.65nm，远大于锂离子的半径0.076nm，这为锂离子在二硫化钼层间进行嵌入和脱出提供了可能，在二硫化钼层与层之间其是通过范德华力相连接的，由于过渡金属元素具有不饱和的d轨道，能带隙为1.8eV，这使其展现出优异的电学和磁学的性质。根据二硫化钼这种特殊的结构特性，目前二硫化钼被广泛应用于锂离子电池电极材料、润滑剂、催化剂、航空航天等领域。然而，在仅使用二硫化钼这种材料作为锂离子电池的负极材料时，由于其导电性不好的原因和在充放电过程中锂离子反复的嵌入和脱出造成体积膨胀，最终导致其循环性能下降。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种用于锂离子电池负极的MoS₂/C微球复合材料及其制备方法，将该复合材料用于锂离子电池负极材料，能够有效缓解二硫化钼在充放电过程中引起的体积膨胀。

本发明提出的一种用于锂离子电池负极的MoS₂/C微球复合材料，所述复合材料是由二硫化钼和碳微球复合而成，所述二硫化钼生长在碳微球表面。

本发明还提出了上述用于锂离子电池负极的MoS₂/C微球复合材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、配制糖类化合物的水溶液；

S2、将糖类化合物的水溶液加入水热反应釜中，置于马弗炉中进行水热反应，反应结束后冷却至室温，离心烘干，得碳微球；

S3、向碳微球中加水，搅拌，向其中加入钼酸钠、硫脲，搅拌，转移到水热反应釜中进行水热反应，反应结束后冷却至室温，离心干燥，得MoS₂/C微球复合材料粗品；

S4、在惰性气氛中，将MoS₂/C微球复合材料进行淬火处理，即得微米级花状的MoS₂/C微球复合材料。

优选地，所述S1中，糖类化合物为葡萄糖、果糖、蔗糖中的任意一种。

优选地，所述S1中，糖类化合物水溶液的质量浓度为0.5-2％。

优选地，所述S2中，水热反应温度为120-180℃，反应时间为5-10h。

优选地，所述S3中，向碳微球中加水配制成质量浓度为0.5-5％的溶液。

优选地，所述S3中，钼酸钠和硫脲的质量比为50-150：100-500。