[发明专利]一种硫钼化钴负载MXene材料及其制备方法

说明书

本发明实施例提供了一种硫钼化钴负载MXene材料及其制备方法，包括以下步骤：将钼盐加入可溶性钴盐水溶液和硫化剂水溶液中，搅拌均匀；加入单层MXene水溶液，搅拌均匀和超声处理；将所得混合溶液在100~300℃下水热反应，随炉冷却，抽滤后可得到固体；将所得固体进行冷冻干燥制得硫钼化钴负载MXene材料。本发明实施例的硫钼化钴负载MXene材料的显微结构为小球状和片状或棒状交替存在，片状、棒状镶嵌在球状周围，有效的提高离子的传导效应，其实质是以二硫化钴作为基体，将MXene材料和钼元素进行掺杂，从而有效抑制充放电过程中的体积效应，并且还能大幅度提高其倍率性能和循环性能。本发明制作方法简单、成本低、产量高，适合工业批量生产。

技术领域

本发明涉及锂离子电池负极材料领域，尤其涉及一种硫钼化钴负载MXene材料及其制备方法。

背景技术

随着能源危机和环境污染等问题的日益突出，开发可持续发展能源，建设低碳社会成为当务之急，锂离子电池作为一种新型高能绿色电池备受关注。锂离子电池首先由日本索尼公司在1990年研制成功并实现商品化，它是在二次锂电池的基础上发展起来的，它既保存了锂电池高电压、高容量的主要优点，又具有循环寿命长、安全性能好的显著特点，在便携式电子设备、电动汽车、空间技术、国防工业等多方面展示了广阔的应用前景。

锂离子电池的负极是由负极活性物质、粘合剂和添加剂制成糊状胶合剂均匀涂抹在铜箔两侧，经干燥辊压而成。目前商业化的锂离子电池负极材料有两类。一类为碳材料，如天然石墨、人工合成石墨、中间相碳微球（MCMB）等。与天然石墨相比，MCMB电化学性能比较优越，主要原因是颗粒的外表面均为石墨结构的边缘面，反应活性均匀，易于形成稳定的SEI膜，有利于锂的嵌入和嵌出。另一类是Si负极、Sn基合金，然而这类合金负极材料面临的问题是其高容量伴随着高体积的变化，随着体积膨胀带来的粉化问题。

发明内容

本发明为解决现有锂电池负极材料不利于使用的技术问题，提供了一种硫钼化钴负载MXene材料及其制备方法。

本发明实施例提供了一种硫钼化钴负载MXene材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、将钼盐加入可溶性钴盐水溶液和硫化剂水溶液中，搅拌均匀；

S2、加入单层MXene 水溶液，搅拌均匀和超声处理后得到混合溶液；

S3、将所得混合溶液在100~300℃下水热反应，随炉冷却，抽滤后可得到固体；

S4、将所得固体进行冷冻干燥制得硫钼化钴负载MXene材料。

进一步地，所述钼盐包括钼酸钠、钼酸钾、钼酸铵、钼酸锂、磷酸钼、二烷基二硫代氨基甲酸钼、硫酸钼、醋酸钼、硝酸钼和二烷基二硫代磷酸钼中的一种或多种。

进一步地，所述可溶性钴盐水溶液中的可溶性钴盐包括丁烷酸钴、硫酸钴、丙酸钴、硝酸钴、硬脂酸钴、新癸酸钴、硼酰化钴、氯化钴、环烷酸钴和乙酸钴中的一种或多种。

进一步地，所述硫化剂水溶液中硫化剂包括硫化钠、硫化钾、硫代丙酸胺、硫代乙酰胺和L-半胱氨酸中的一种或多种。

进一步地，所述钼盐、可溶性钴盐、单层MXene水溶液与硫化剂水溶液中的硫化剂的质量比为（0.1~1.5）：（0.1~1.5）：（1~8）：1。

进一步地，溶性钴盐水溶液的浓度为0.05~0.5mol/L；所述硫化剂水溶液的浓度为0.05~0.5mol/L，所述单层MXene水溶液的浓度为0.05~1.0mol/L。

进一步地，步骤S1和S2中，搅拌时间为10~100min；步骤S4中，冷冻干燥时间为10~30h；冷冻干燥温度为-57~-29℃。

另一方面，本发明还提供一种硫钼化钴负载MXene材料，所述硫钼化钴负载MXene材料采用所述的制备方法制得。