[发明专利]一种二硫化锡复合柔性碳布电极材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种简单的二硫化锡复合柔性碳布电极材料的制备方法，包括1)将碳布放入硝酸和盐酸混合水溶液中浸渍，然后依次用丙酮、去离子水、无水乙醇各超声洗涤一次，真空干燥后待用；2)将锡盐在无水乙醇中溶解，随后将步骤1)中得到的碳布放入浸泡，然后取出并冷冻干燥；3)将步骤2)中得到的碳布与硫源分别放入刚玉舟的两端，将所述刚玉舟放入马弗炉中，其中含硫源一端靠近进气口，含碳布一端靠近出气口，在惰性气体保护下硫化，即可在碳布上原位生长二硫化锡纳米片，待冷却后，得到所述二硫化锡复合柔性碳布复合电极材料。所述方法加工成本低、高效节能，得到的电极材料用于锂离子电池负极材料时具有高可逆比容量和优异循环稳定性。

技术领域

本发明属于纳米材料和化学电源技术领域，具体涉及一种二硫化锡复合柔性碳布电极材料及其制备方法。

背景技术

自20世纪90年代锂离子电池得到商业化推广以来，引发了世界范围内的研究热潮。因具有高能量密度、无记忆效应、循环寿命长和环境友好等特点，锂离子电池被广泛用于日常生活和生产中。而现今商业用锂电池中正、负极材料由于很难满足更高容量和高能量密度要求，越来越制约着锂电池的发展。尤其在当今能源短缺严重，新型储能器件快速发展的时代，开发性能优异的电极材料体系已成为研发高性能锂离子电池的关键共性问题。

负极材料作为锂离子受体在锂离子电池中扮演着重要角色。负极材料的好坏直接影响到电池的电化学性能。传统碳类负极材料由于过低的理论比容量(～372mAh/g)极大限制了锂离子电池能量密度进一步提升，难以满足人们对高性能锂离子电池负极的要求。插层硫化物的出现为锂离子电池负极材料研发提供了新思路。二硫化锡(SnS₂)是一类层状结构，其特殊的类石墨结构为锂离子插入提供了空间，对锂离子的存储起到促进作用，使其作为负极材料具有比传统碳类材料更高的理论比容量，故SnS₂被认为是一种很好的嵌锂材料。但SnS₂负极在发展过程中仍存在诸多技术瓶颈：如脱嵌锂过程中会发生较大体积膨胀，易造成电极粉化和结构坍塌而丧失电化学活性，且SnS₂属于n型半导体材料，其电导率相对较低。

为了改善SnS₂的电化学性能，研究人员一方面通过制备纳米结构SnS₂减缓体积变化，另一方面通过添加碳类材料(包括碳管、碳纤维、石墨烯和碳布等)增加导电性。事实证明上述方式能很好提高SnS₂的电化学性能，但大多都是通过水热法获得，工艺过程较复杂，能耗较大。

发明内容

针对现有技术的缺点和不足，本发明的目的是提供一种简单的二硫化锡复合柔性碳布电极材料及其制备方法，所述方法加工成本低、工艺操作简单、高效节能，得到的电极材料用于锂离子电池负极材料时具有高可逆比容量和优异循环稳定性。

为了实现上述目的，本发明提供了一种二硫化锡复合柔性碳布电极材料的制备方法，包括以下步骤：

1)将碳布放入硝酸和盐酸混合水溶液中浸渍活化，然后依次用丙酮、去离子水、无水乙醇各超声洗涤一次，真空干燥后待用；

2)将锡盐在无水乙醇中溶解，随后将步骤1)中得到的碳布放入浸泡，然后取出并冷冻干燥；

3)将步骤2)中得到的碳布与硫源分别放入刚玉舟的两端，将所述刚玉舟放入马弗炉中，其中含硫源一端靠近进气口，含碳布一端靠近出气口，在惰性气体保护下硫化，即可在碳布上原位生长二硫化锡纳米片，待冷却后，得到所述二硫化锡复合柔性碳布电极材料。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以有如下进一步的具体选择或优化选择。

优选的，在步骤1)中，所述硝酸和盐酸在混合水溶液中的质量分数均为10％，所述碳布与所述硝酸和盐酸混合水溶液的用量比为8cm²:50mL。