[发明专利]一种纳米硫化铅的电池负极材料及其制备方法

说明书

本发明属于电池负极材料技术领域，公开了一种纳米硫化铅的电池负极材料及其制备方法，该材料的形态为具有的六足状硫化铅纳米结构，其制备过程包括：采用PVP作为软模板，将其与铅源在乙二醇中溶解，混合均匀，随后加热搅拌，加入硫源，反应得到硫化铅沉淀，经过离心洗涤去除乙二醇，加入碳源进行碳包覆，干燥后得到粉末，研磨后在管式炉中惰性气氛中一定温度下进行热处理，得到硫化铅/碳复合材料。制备出的材料用于锂离子电池负极，具有容量高，循环性能好且倍率性能优异等特点。而且制备工艺简单，对环境友好，性能可控，具有普适性和可放大性。

技术领域

本发明属于电池负极材料技术领域，涉及一种锂、钠离子电池负极材料技术，具体为一种纳米硫化铅的电池负极材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池是是目前发展比较好的能源设备，其发展受到全世界的关注。这是由于其电压高、比能量大、循环寿命长、安全性能好、自放电小、无记忆效应、可快速充放电、工作温度范围宽等诸多优点。已广泛应用在电动汽车、电动工具、智能电网储能系统、移动通讯基站、电力、化工、医院备用UPS、EPS电源等诸多领域，至今锂离子电池已经成为生产、生活中必不可少的一部分。

锂离子电池的性能主要取决于正负极材料的性能。目前的锂离子电池负极材料主要为碳素材料，但其理论比容量仅有372mA·h/g，不能满足当前发展高能量密度锂离子电池的要求。金属硫化物因高理论比容量近年来得到了广泛的关注，但金属硫化物在锂离子脱嵌过程中，由于巨大的体积膨胀，其结构稳定性易遭到破坏，致使材料开裂，粉化，从而严重影响循环性能。同时，材料还存在着导电性差的问题，进而影响材料的倍率性能。针对上述问题，采用碳包覆法，将硫化铅表面包上一层碳，既缓解体积膨胀，又由于碳良好的导电性，提高了材料的电子传递速率。

本发明采用以聚乙烯吡咯烷酮PVP作为软模板，通过液相法和高温煅烧两步法得到一种纳米硫化铅的电池负极材料，通过文献查阅，几乎找不到关于硫化铅作为锂离子电池负极材料的报道，本方法操作简单，安全，且生产成本低廉，形成的结构稳定，且作为锂离子电池负极材料具有优异性能。

发明内容

(一)发明目的

本发明旨在提供一种六足状硫化铅与碳复合的电池负极材料及其制备方法。该材料是由碳包覆的六足状硫化铅构成，该复合材料作为锂离子电池负极，具有容量高，循环稳定性好，倍率性能优良等特点。

(二)技术方案

为了达到以上所述的技术效果，本发明具体通过以下技术方案实现：一种电池负极材料，所述的电池负极材料为纳米硫化铅，所述纳米硫化铅为表面具有碳包覆层的六足状硫化铅纳米结构。

作为优选，所述的纳米硫化铅足长为200nm-700nm，碳包覆层厚度为1nm-5nm。

本发明还提供了上述的电池负极材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：将铅源、聚乙烯吡咯烷酮PVP用乙二醇溶解，磁力搅拌1h；

步骤二：将步骤一制得的溶液加入到容器中搅拌10min；

步骤三：将步骤二的搅拌后溶液磁力加热，设置一定温度加热、搅拌，到达设置温度后，使用恒压漏斗缓慢滴加一定量的硫脲，滴完后反应2h，冷却至室温；

步骤四：将步骤三制得的产物用去离子水反复洗涤、离心，再将洗涤干净的产物与一定量的碳源混合，磁力搅拌2h后，在60-80℃的烘箱中烘干，研磨，以备用；

步骤五：将步骤三制得的产物进行一次离心，然后将一次离心后的产物放入烘箱中干燥，研磨，以备用；

步骤六：将步骤四、步骤五所得的产物进合并行热处理，以5℃/min-10℃/min的升温速率至300℃-500℃，保温2h-4h，在惰性气体保护下冷却至室温；