[发明专利]一种氮掺杂多孔碳包覆MoS2

说明书

本发明涉及锂离子电池技术领域，且公开了一种氮掺杂多孔碳包覆MoS₂的锂离子电池负极材料，花瓣状纳米MoS₂独特的花瓣状形貌具有超高的比表面积，脱锂和嵌锂位点丰富，花瓣状纳米MoS₂均匀分散在多孔聚合物基体中，氮掺杂多孔碳均匀包覆花瓣状纳米MoS₂，多孔碳层对纳米MoS₂的花瓣状形貌具有很好的支撑作用，为其体积膨胀产生的应力提供缓冲，避免花瓣状纳米MoS₂结构不稳定而粉化和崩塌，减少负极材料的容量衰减，提高了负极材料的电化学循环稳定性，并且氮掺杂多孔碳具有更加优异的导电性，以及脱锂和嵌锂的吸附位点，从而促进了负极材料中电子和锂离子的传输扩散，提高了负极材料的实际比容量和倍率性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体为一种氮掺杂多孔碳包覆MoS₂的锂离子电池负极材料及其制法。

背景技术

锂离子电池的能量密度高、充放电快速、无记忆效应、循环性能稳定，在电动能源汽车和便携式电子产品等能源装置中具有广泛的应用，目前商业的锂离子电池负极材料主要为石墨碳负极材料，但是石墨碳负极材料的理论比容量较低，限制了锂离子电池的进一步发展和应用，因此需要开发实际比容量高、电化学循环性能性优异的负极材料成为研究热点。

目前广泛研究的锂离子电池负极材料主要有碳材料、金属合金类材料、金属氧化物材料、金属硫化物材料等，其中MoS₂、SnS₂、Co₉S₈、MoS₂等具有很高的理论比容量，并且储量丰富、来源广泛，是一种非常具有应用前景的负极材料，但是MoS₂在脱锂和嵌锂过程中的体积膨胀变化很严重，导致负极材料基体不稳定容易粉化，导致负极材料容量衰减严重，影响了负极材料的倍率性能和循环稳定性能。

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种氮掺杂多孔碳包覆MoS₂的锂离子电池负极材料及其制法，解决了MoS₂负极材料体积膨胀变化严重和倍率性能、循环稳定性能较差的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种氮掺杂多孔碳包覆MoS₂的锂离子电池负极材料，所述氮掺杂多孔碳包覆MoS₂的锂离子电池负极材料制备方法如下所示：

(1)向反应瓶中加入蒸馏水、钼酸钠和硫氰酸钾，搅拌溶解后加入四丁基溴化胺和浓盐酸，控制总溶液中盐酸的浓度为4-8％，室温下匀速搅拌2-4h，将溶液转移进聚四氟乙烯反应釜，并置于反应烘箱中，加热至220-240℃，反应20-30h，使用蒸馏水和乙醇溶剂离心分离和洗涤，制备得到花瓣状纳米MoS₂。

(2)在氮气氛围中，向反应瓶中加入体积比为10-15:1的N,N-二甲基甲酰胺溶剂和蒸馏水混合溶剂，再加入花瓣状纳米MoS₂，超声分散均匀后加入三嗪环苯硼酸酯衍生物和1,3,5-三(4-溴苯基)苯，搅拌溶解后加入促进剂和催化剂，加热至150-170℃，回流反应48-96h，抽滤除去溶剂，使用蒸馏水和丙酮洗涤并干燥，制备得到多孔聚合物包覆花瓣状纳米MoS₂。

(3)将多孔聚合物包覆花瓣状纳米MoS₂置于气氛管式炉中，进行高温煅烧过程，制备得到氮掺杂多孔碳包覆花瓣状纳米MoS₂。

(4)向反应瓶中加入N-甲基吡咯烷酮溶剂、质量比为8:1:1的氮掺杂多孔碳包覆花瓣状纳米MoS₂、导电炭黑和聚偏氟乙烯，超声分散均匀后将浆料涂在铜箔表面，进行干燥、冲压切片和压片机压片过程，制备得到氮掺杂多孔碳包覆MoS₂的锂离子电池负极材料。