[发明专利]一种锂离子电容器负极用二硫化钼基复合材料及其制备方法

说明书

本发明属于锂离子电容器的技术领域，公开了一种锂离子电容器负极用二硫化钼基复合材料及其制备方法。方法：(1)在水中，将四水合钼酸铵或钼酸铵、苯胺、磷以及氧化石墨烯混合均匀；调节反应体系的pH为4～5，保温反应，获得前驱体；(2)在酸性条件和引发剂的作用下，前驱体发生反应，获得中间产物；酸性条件是指反应液的pH为1.7～2.3；(3)将中间产物与硫脲分散于水中，置于水热反应装置中进行水热反应，获得二硫化钼基复合材料。本发明的方法简单、高效；所获得复合材料具有优异电化学性能和循环稳定性，在锂离子电容器负极材料中应用具有优异的储锂性能，在锂离子电容器中具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于锂离子电容器技术领域，特别涉及到一种锂离子电容器负极用二硫化钼基复合材料及其制备方法。

背景技术

MoS₂具有类石墨的层状结构，当用作锂离子电容器负极材料时，MoS₂可以通过其片层与电解液界面处的双电层电容、电解质离子在其片层间可逆的嵌入脱出和Mo⁴⁺的氧化还原反应来进行电荷存储，因而MoS₂的理论法拉第贋电容可以达到1200F/g。但是这种极高理论容量的有效利用还面临着两个严重的问题：(1)在充放电过程中，电解质向MoS₂材料内部扩散的深度有限，导致电极材料的有效利用率不高；(2)相邻片层间的导电性极差，电荷转移不够迅速，电解质离子的嵌入脱出容易受扩散控制，降低了MoS₂在大电流密度下的电荷存储能力，阻碍了其电容性能的发挥。

针对这两个问题，研究人员主要通过在纳米化的基础上与导电性较好的电极材料复合的方法来提高MoS₂基电极材料的比电容，但是由于MoS₂层内离子扩散深度依然有限，且其层间导电性并未得到改善，因而其容量提升有限。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有MoS₂电极材料层间导电性差，且充放电过程中离子扩散深度有限的缺陷，提供一种磷与聚苯胺共掺杂1T/2H混杂相二硫化钼-还原氧化石墨烯复合材料及其制备方法。所述复合材料在锂离子电容器负极中的应用，用作锂离子电容器的负极材料。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种锂离子电容器负极用二硫化钼基复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)在水中，将四水合钼酸铵或钼酸铵、苯胺、磷以及氧化石墨烯混合均匀；

步骤(1)的具体步骤为将磷分散于水中，加入四水合钼酸铵或钼酸铵与苯胺，获得混合分散液；将氧化石墨烯分散于水中，获得氧化石墨烯悬浊液；将氧化石墨烯悬浊液与混合分散液混合；

(2)调节反应体系的pH为4～5，保温反应，获得前驱体；

(3)在酸性条件和引发剂的作用下，前驱体发生反应，获得中间产物(P/MoOx/PANI/氧化石墨烯)；所述酸性条件是指反应液的pH为1.7～2.3；

(4)将中间产物与硫脲分散于水中，然后置于水热反应装置中进行水热反应，获得二硫化钼基复合材料。

所述磷为赤磷。

所述氧化石墨烯与磷的质量比为(100～300)mg：(0.05～0.5)g，优选为(0.055～0.22)g；所述氧化石墨烯与四水合钼酸铵或钼酸铵的质量比为(100～300)mg：(0.1～5)g，优选为(100～300)mg：(0.5～5)g；所述氧化石墨烯与苯胺的质量比为(100～300)mg：(0.1～5)g，优选为(100～300)mg：(0.5～5)g。

所述氧化石墨烯悬浊液中氧化石墨烯与水的质量体积比为(100～300)mg：100mL；

所述混合分散液中磷与水的质量体积比为(0.05～0.5)g：140mL。