[发明专利]一种CNT/MoS2

说明书

本发明涉及一种CNT/MoS₂锂离子电池负极材料及其制备方法，该负极材料由以下方法制备得到：1)制备氧化碳纳米管分散液；2)静电自组装制备OCNT/DC⁺/MoO₄^2‑；3)CVD法制备CNT/SiO₂/MoS₂；4)刻蚀SiO₂制备CNT/MoS₂。本发明提供的CNT/MoS₂复合材料中的MoS₂和Li离子的接触面积更大，提高了MoS₂的电化学反应性，另外，CNT/MoS₂复合材料中MoS₂在CNT网络骨架中分散均匀且结合牢固，可以使得该材料应用于锂离子电池负极材料时可以获得较好的循环稳定性和倍率性能。

技术领域

本发明属于电池材料技术领域，具体涉及一种CNT/MoS₂锂离子电池负极材料及其制备方法。

背景技术

电子信息产业近年来蓬勃发展突出了LIBs(锂离子电池)的优点，如体积小、能长期使用和环境相容性好等。但是，目前工业化使用的石墨负极受其比容量限制 (372mAh/g)，阻碍了LIB在混合电子设备和电子设备中的应用。因此，增加负极材料的比容量是符合现实需要的。

在过去的几十年中，随着纳米材料的引入，新型结构的锂离子电池阳极材料正在被深入探索。其中，过渡金属二硫化物(TMD)纳米片与其他块体材料相比具有二维(2D)结构和大的比表面积，这些TMD材料具有2D特征，即超薄厚度和一些不寻常的化学、物理和电子特性。当TMD材料从多层转变成单层时，其能带结构发生变化，由间接带隙转变成直接带隙，而且发生了谷间自旋耦合。这些奇特的光电特性推动了TMD材料在信息传递、计算机、锂离子电池、超级电容器和健康监测等领域的应用，赋予了该材料广阔的应用前景。二硫化钼层内Mo-S键是强共价键，而MoS2层是范德华力耦合的弱键，因此，它很容易形成单层结构，导致了Li⁺嵌入/脱出是可逆的。然而，MoS₂电极在循环时受到大应变和低电导率的困扰，导致电极容量快速衰减和较低的倍率性能。目前有两种典型的策略来应对这些挑战：一种是合成纳米厚度的MoS₂片，以形成稳定的空间结构，从而减轻循环过程中的应变及锂离子扩散的障碍；另一种方法是在碳基载体上生长MoS₂，以促进电子和离子的迁移。CNT(碳纳米管)作为一维(1D)材料具有极大的比表面积。理论上，将CNT和MoS₂材料复合，体现它们各自的优点，可以获得高性能锂离子电池负极材料。在目前的研究中，CNT/MoS₂复合物主要采用水热法合成，但是水热法合成的CNT/MoS₂复合物普遍结晶度较低，晶格缺陷较多且纯度不高，阻碍了Li离子的有效插入和脱除，也影响了电池材料的电化学可逆性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种 CNT/MoS₂锂离子电池负极材料及其制备方法，该负极材料以多孔网络结构的CNT 为骨架，二维MoS₂纳米片均匀密集附着于CNT表面，所得负极材料比容量高、循环稳定性和倍率性能好。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：

提供一种CNT/MoS₂锂离子电池负极材料，其由以下方法制备得到：

1)制备氧化碳纳米管(OCNT)分散液：将多壁碳纳米管、硫酸、硝酸加入三口烧瓶中，在40～50℃下超声氧化3～5h后过滤、洗涤、干燥得到氧化碳纳米管粉末，然后将所得氧化碳纳米管粉末加入去离子水中溶解得到OCNT分散液；