[发明专利]二硫化铁复合负极材料、制备方法以及电池

说明书

本发明揭示一种二硫化铁复合负极材料、制备方法以及电池，所述二硫化铁复合负极材料包括核‑壳结构，所述核包括二硫化铁，所述壳包括导电聚合物，所述导电聚合物包覆在所述二硫化铁表面。本发明的二硫化铁复合负极材料，在二硫化铁表面包覆导电聚合物层，导电聚合物层一方面可以提高二硫化铁的导电性，另一方面导电聚合物层具有一定的韧性，可以缓冲二硫化铁在充放电过程中的体积膨胀，从而显著提高电池的循环稳定性。

技术领域

本发明涉及新能源技术领域，具体涉及二硫化铁复合负极材料、制备方法以及电池。

背景技术

目前解决二硫化铁循环稳定性差的方法主要包括优化截止电压、减小二硫化铁的颗粒尺寸，采用这些方法虽然能缓解二硫化铁在充放电过程中的体积膨胀，提高了电池的循环稳定性。但是采用这些方法并不能同时提高负极的导电性；此外，减小二硫化铁的尺寸到纳米级别，不利于工业化生产中的制浆过程。现有技术中有将二硫化铁与碳材料复合制备二硫化铁/碳复合材料，可以改善二硫化铁材料的导电性并且缓解其体积效应。但是由于二硫化铁在空气加热(600～700℃)易分解，故不能采用工业化生产常用的葡萄糖、蔗糖、沥青等热分解(700℃以上)的方法包碳。目前多采用多孔碳包覆在铁颗粒上，再通过高温使硫蒸发经过多孔碳与铁反应以制备出碳包覆的二硫化铁复合材料。这种方法工艺复杂、反应条件要求高，成本较高，不利于商业化生产。

发明内容

本发明的主要目的为提供一种二硫化铁复合负极材料、制备方法以及电池，旨在解决现有技术中提高二硫化铁导电性并缓解其体积效应的工艺复杂且成本较高的问题。

本发明提出一种二硫化铁复合负极材料，所述二硫化铁复合负极材料包括核-壳结构，所述核包括二硫化铁，所述壳包括导电聚合物，所述导电聚合物包覆在所述二硫化铁表面。

进一步地，所述二硫化铁的颗粒尺寸范围包括1μm～5μm，所述导电聚合物层的厚度范围包括5nm～50nm。

进一步地，所述导电聚合物包括聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩中的一种。

本发明还提出了一种二硫化铁复合负极材料的制备方法，用于制备上述任一项所述二硫化铁复合负极材料，包括步骤：

将二硫化铁按照第一质量比加入到指定溶剂中，再加入一定量的弱酸溶液调节pH值小于7，经超声分散后得到第一混合液；

在指定温度下，将导电聚合物单体按照第二质量比加入到所述第一混合液中，以第一指定转速进行搅拌，得到第二混合液，然后将引发剂按照第三质量比加入到处于搅拌状态的所述第二混合液中，加入一定量的所述弱酸溶液调节pH值小于7，持续搅拌第一指定时间，得到反应产物；其中，所述第二质量比指所述导电聚合物单体与所述二硫化铁的质量比，所述第三质量比指所述引发剂和所述导电聚合物单体的质量比；

将所述反应产物过滤、洗涤后，以第一指定烘干工艺进行干燥，得到所述二硫化铁复合负极材料。

进一步地，所述将二硫化铁按照第一质量比加入到指定溶剂中，再加入一定量的弱酸溶液调节pH值小于7，经超声分散后得到第一混合液的步骤前，还包括：

将乙二醇和N,N-二甲基甲酰胺按照第一体积比进行混合，得到第三混合液，将铁源按照指定铁源浓度加入所述第三混合液中，并以第二指定转速持续搅拌第二指定时间，得到铁源溶液；其中，所述指定铁源浓度是指所述铁源质量与所述第三混合液体积的比值；

将硫源和尿素分别按照第一摩尔比和第二摩尔比加入处于搅拌状态的所述铁源溶液中，持续搅拌第三指定时间，得到铁源和硫源混合溶液；其中，所述第一摩尔比指所述铁源和所述硫源的摩尔比，所述第二摩尔比指所述铁源和所述尿素的摩尔比；

将所述铁源和硫源混合溶液以指定水热条件进行反应，得到水热产物；

将所述水热产物过滤、洗涤后，以第二指定烘干工艺进行干燥，得到二硫化铁。