[发明专利]一种复合负极材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开一种复合负极材料及其制备方法与应用，方法包括步骤：将葡萄糖、硫代乙酰胺、钼酸胺以及纳米二氧化硅混合在去离子水中，得到混合液；在第一温度条件下对所述混合液进行老化处理，得到复合负极材料前驱体；在第二温度条件下对所述复合负极材料前驱体进行碳化处理，采用氢氟酸对所述经过碳化处理的复合负极材料前驱体进行蚀刻，制得所述复合负极材料。本发明复合负极材料中的MoS₂纳米片提供了丰富的活性位点，可以为锂离子储存提供丰富的边缘，从而显著提高循环稳定性和比容量；分级多孔框架不仅促进了离子的传输，而且提高了电子传导性；碳层还能有效缓解体积膨胀，这些结构特征增强了表面反应动力学并促进了电荷传输。

技术领域

本发明涉及锂离子电池电极材料领域，尤其涉及一种复合负极材料及其制备方法与应用。

背景技术

在过去的几十年中，基于化石燃料的能源经济面临着严重的风险，紧迫要求开发新的能源储存和转换技术。锂离子电池（LIBs）被认为是重要的能量存储装置。然而，当前的商业化石墨负极因理论容量低阻碍了下一代锂离子电池的进一步大规模应用。

过渡金属二硫化物（TMD）作为LIBs负极由于其高理论比容量而引起了的极大关注。此外，弱M-S离子键可能有利于反应动力学，从而提高锂储存容量。典型的二维（2D）层状二硫化钼（MoS₂）提供669 mAh g^-1的理论容量，片层之间通过较弱的范德华力结合，电子可以在层间自由传输，具有吸附能力强、反应活性高，被认为是一种理想电化学嵌脱锂负极材料。然而，MoS₂电极因其本征半导体特性导致的低导电性，使得该材料的充放电比容量衰减迅速，并且致使其反应动力学和倍率性能较差。此外，片层之间的范德华力相互作用促使其堆积/重新堆积成块，导致活性材料利用率低，这些缺点极大地限制了该材料的实际应用。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种复合负极材料及其制备方法与应用，旨在解决现有锂离子电池负极材料导电性不足、性能不均一，循环过程中易团聚、膨胀及粉化问题，以及合成工艺复杂的问题。

本发明的技术方案如下：

一种复合负极材料的制备方法，其中，包括步骤：

将葡萄糖、硫代乙酰胺、钼酸胺以及纳米二氧化硅混合在去离子水中，得到混合液；

在第一温度条件下对所述混合液进行老化处理，得到复合负极材料前驱体；

在第二温度条件下对所述复合负极材料前驱体进行碳化处理，采用氢氟酸对所述经过碳化处理的复合负极材料前驱体进行蚀刻，制得所述复合负极材料。

所述复合负极材料的制备方法，其中，在第一温度条件下对所述混合液进行老化处理，使硫代乙酰胺和钼酸胺反应生成的硫化钼与葡萄糖和纳米二氧化硅复合在一起，形成棕色固体，即制得所述复合负极材料前驱体。

所述复合负极材料的制备方法，其中，所述第一温度为60-90℃。

所述复合负极材料的制备方法，其中，所述在第二温度条件下对所述复合负极材料前驱体进行碳化处理，采用氢氟酸对所述经过碳化处理的复合负极材料前驱体进行蚀刻，制得所述复合负极材料的步骤包括：

在第二温度条件下对所述复合负极材料前驱体进行碳化处理，使复合负极材料前驱体中的葡萄糖碳化；

采用氢氟酸对所述经过碳化处理的复合负极材料前驱体进行蚀刻，使复合负极材料前驱体中的纳米二氧化硅蚀刻并生成孔洞，制得所述复合负极材料。

所述复合负极材料的制备方法，其中，在第二温度为700-100℃的条件下对所述复合负极材料前驱体进行碳化处理1-2h，使复合负极材料前驱体中的葡萄糖碳化。