[发明专利]一种碳化钛负载硫化亚锡复合负极材料

说明书

本发明涉及一种碳化钛负载硫化亚锡复合负极材料，该复合负极材料为负载有碳化钛的硫化亚锡负极材料，其中，碳化钛的负载量为硫化亚锡质量的3‑9％，具体通过以下方法制备得到：将硫源和锡源混合，再加入溶剂搅拌，直到完全溶解，得到硫锡混合液；取碳化钛，加入表面活性剂与去离子水，超声震荡，直至完全溶解，得到碳化钛分散液；将碳化钛分散液加入到硫锡混合液中，并将混合液转移至反应釜中进行水热反应；反应结束后，将所得产物离心、水洗、干燥后研磨，得到粉末产品，将粉末产品在惰性气体氛围中煅烧，随炉冷却至室温，将粉末研磨后即得到产品。该材料相比于纯相硫化亚锡表现出更好的循环性能和倍率性能。

技术领域

本发明属于锂离子电池领域，具体涉及一种碳化钛负载硫化亚锡复合负极材料。

背景技术

众所周知，锂离子电池的电化学性能主要是由其电极材料决定的，而锂离子电池的正极材料己经比较成熟，因此负极材料成为目前研究的热点。要成为锂离子电池的负极材料，必须对材料的性能有一些基本的要求：首先，锂的合金化过程的电位要低，尽可能接近金属锂的电位使电池的输出的电压高，并且充放电过程中电压平稳。其次，比容量要高且充放电过程中体积膨胀小。电极材料电子电导率和离子电导率较高利于大电流充放电。最后，电极材料必须具备价格便宜，储量丰富，绿色环保无污染等优点。

目前广泛应用的锂离子电池负极材料是碳基材料，主要包括石墨、软碳和硬碳等，其具有优良结构稳定性和容量保持率，但是其比容量仅为372mAh/g，难以满足日益增长的容量需求。因此，锡基材料因为其高的比容量而迅速成为研宄的热点。单质锡的理论容量为990mAh/g，是目前采用的石墨负极材料的三倍，但是在充放电过程中巨大的体积膨胀(300％)引起电极材料的粉化脱落的问题无法解决影响了实际应用。目前人们发现锡基氧化物、锡基硫化物、锡基复合材料以及锡基合金也具有良好的储锂性能。

现有技术存在的问题是，硫化亚锡材料的体积膨胀导致其循环稳定性差和倍率性能不佳。针对锡基负极材料SnS充放电过程中巨大的体积变化导致其循环性能差和倍率性能不佳等缺点，目前对其进行改性的研究也很多，而利用二维过渡金属碳化物Ti₃C₂的层间结构对硫化亚锡负载可有效限制其体积效应以达到提升其循环稳定性与倍率性能的目的。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题而提供一种碳化钛负载硫化亚锡复合负极材料，该材料表现出更好的循环性能和倍率性能。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种碳化钛负载硫化亚锡复合负极材料，该复合负极材料为负载有碳化钛的硫化亚锡负极材料，其中，碳化钛的负载量为硫化亚锡质量的3-9％，具体通过以下方法制备得到：

(1)将硫源与锡源混合，再加入溶剂搅拌，直到完全溶解，得到硫锡混合液；

(2)取碳化钛，加入表面活性剂与去离子水，超声震荡，直至完全溶解，得到碳化钛分散液；

(3)将碳化钛分散液加入到硫锡混合液中，并将混合液转移至反应釜中进行水热反应；

(4)反应结束后，将所得产物离心、水洗、干燥后研磨，得到粉末产品，将粉末产品在惰性气体氛围中煅烧，随炉冷却至室温，将粉末研磨后即得到产品。

进一步地，所述硫源、锡源、碳化钛和表面活性剂和摩尔比为1：1：0.0375-0.1125：0.01。

进一步地，步骤(1)所述硫源为L-半胖氨酸、硫脲或硫代乙酰胺的一种。

进一步地，步骤(1)所述锡源为锡酸钾或六水合次氯化锡。

进一步地，步骤(1)所述溶剂为去离子水或无水乙醇。

进一步地，步骤(2)所述表面活性剂为邻苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯。