[发明专利]一种二硫化钨纳米片/掺氮碳纳米纤维复合材料及其制备方法和应用、铝离子电池

权利要求书

1.一种二硫化钨纳米片/掺氮碳纳米纤维复合材料，其特征在于，包括掺氮碳纳米纤维和分布在所述掺氮碳纳米纤维内部的二硫化钨纳米片，所述二硫化钨纳米片的质量含量为60~65%，所述掺氮碳纳米纤维中氮元素的质量含量为3~5%；所述二硫化钨纳米片/掺氮碳纳米纤维复合材料作为铝离子电池阴极材料；

所述的二硫化钨纳米片/掺氮碳纳米纤维复合材料的制备方法，包括以下步骤：

将(NH₄)₂WS₄、N,N-二甲基甲酰胺和聚丙烯腈混合，得到静电纺丝前驱体；所述(NH₄)₂WS₄、N,N-二甲基甲酰胺和聚丙烯腈的用量比为2~3mmol：5g：0.5g；

将所述静电纺丝前驱体进行静电纺丝，得到纤维；

在Ar-H₂气氛中，将所述纤维从室温升温至400~420℃进行退火处理，保温1~2h，得到掺氮纤维；

在Ar气氛中，将所述掺氮纤维升温至800~850℃进行碳化，保温1~2h，得到所述二硫化钨纳米片/掺氮碳纳米纤维复合材料。

2.根据权利要求1所述的二硫化钨纳米片/掺氮碳纳米纤维复合材料，其特征在于，所述二硫化钨纳米片的层数为1~5，所述二硫化钨纳米片的尺寸为3~6nm。

3.根据权利要求1所述的二硫化钨纳米片/掺氮碳纳米纤维复合材料，其特征在于，所述掺氮碳纳米纤维的直径为200~300nm。

4.权利要求1~3任一项所述的二硫化钨纳米片/掺氮碳纳米纤维复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将(NH₄)₂WS₄、N,N-二甲基甲酰胺和聚丙烯腈混合，得到静电纺丝前驱体；所述(NH₄)₂WS₄、N,N-二甲基甲酰胺和聚丙烯腈的用量比为2~3mmol：5g：0.5g；

将所述静电纺丝前驱体进行静电纺丝，得到纤维；

在Ar-H₂气氛中，将所述纤维从室温升温至400~420℃进行退火处理，保温1~2h，得到掺氮纤维；

在Ar气氛中，将所述掺氮纤维升温至800~850℃进行碳化，保温1~2h，得到所述二硫化钨纳米片/掺氮碳纳米纤维复合材料。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述静电纺丝的参数包括：电压为18~20KV，针头与接收板的距离为15~20cm，推进速度为10~15μL/min。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述从室温升温至400~420℃和升温至800~850℃的升温速率独立地为3~5℃/min。

7.权利要求1~3任一项所述的二硫化钨纳米片/掺氮碳纳米纤维复合材料或权利要求4~6任一项所述制备方法制得的二硫化钨纳米片/掺氮碳纳米纤维复合材料作为铝离子电池阴极材料的应用。

8.一种铝离子电池，其特征在于，以铝箔作为阳极，以权利要求1~3任一项所述的二硫化钨纳米片/掺氮碳纳米纤维复合材料或权利要求4~6任一项所述制备方法制得的二硫化钨纳米片/掺氮碳纳米纤维复合材料作为阴极，以Whatman作为隔膜，电解液以无水氯化铝和氯化1-乙基-3-甲基咪唑鎓配制而成。

9.根据权利要求8所述的铝离子电池，其特征在于，所述无水氯化铝和氯化1-乙基-3-甲基咪唑鎓的摩尔比为1.1~1.3：1。