[发明专利]一种壳-核结构的分级多孔碳包覆MoS2

说明书

本发明涉及锂离子电池技术领域，且公开了一种壳‑核结构的分级多孔碳包覆MoS₂的负极材料，MoS₂纳米花具有超高的比表面积，有利于暴露更多的锂离子嵌脱位点，用卡拉胶包覆MoS₂纳米花，在引发剂作用下，卡拉胶与丙烯腈共聚，得到聚丙烯腈接枝卡拉胶包覆MoS₂纳米花，经过预氧化和碳化，得到氮掺杂多孔碳包覆MoS₂，孔隙结构丰富，增大了与电解液的接触面积，N掺杂提高了多孔碳的稳定性和导电性，MoS₂在多孔碳上高度分散，减少团聚，提高了倍率性能和理论比容量，同时多孔碳包覆MoS₂，提高了负极材料的循环稳定性和导电性，使得壳‑核结构的分级多孔碳包覆MoS₂的负极材料具有优异的导电性、理论比容量、循环稳定性、倍率性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体为一种壳-核结构的分级多孔碳包覆MoS₂的负极材料及其制法。

背景技术

锂离子电池具有较大的能量密度、较好的循环寿命等优点，在手机、电动汽车等领域广泛应用，而目前锂离子电池的负极材料主要是石墨，但是其理论比容量较低，无法满足人们对于大容量的追求，MoS₂、SnS₂、FeS₂等过渡金属硫化物是由共价键结合的X-M-X型三分子层的类似于三明治型层状结构组成，层间存在较弱的范德华力和较大的层间距，有利于锂离子的嵌入和脱出，具有优异的理论比容量。

其中MoS₂具有优异的理论比容量和较低的成本，在锂离子电池负极材料上具有广阔的应用前景，但是较弱的范德华力使其容易团聚，且导电性较差、体积效应严重，会导致结构粉化，使得MoS₂负极材料的循环稳定性和倍率性能较差，多孔碳具有优异的导电性、化学稳定性、结构稳定性和较高的比表面积，采用多孔碳包覆MoS₂，可以改善MoS₂的分散性和导电性，从而提高MoS₂负极材料的循环稳定性和倍率性能，同时元素掺杂可以进一步改善多孔碳的电化学性质。

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种壳-核结构的分级多孔碳包覆MoS₂的负极材料及其制法，解决了MoS₂负极材料的导电性、循环稳定性、倍率性能较差的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种壳-核结构的分级多孔碳包覆MoS₂的负极材料，所述壳-核结构的分级多孔碳包覆MoS₂的负极材料制备方法如下：

(1)向反应瓶中加入去离子水、硫代乙酰胺、硅钨酸、钼酸钠，三者的质量比为100-130:100-130:100，分散均匀，移入反应釜内置于水热装置中，在160-200℃下反应18-36h，冷却至室温，用稀氢氧化钠溶液、无水乙醇、去离子水洗涤干净并干燥，得到二硫化钼纳米花；

(2)向反应瓶中加入氢氧化钠溶液、卡拉胶，在80-110℃下分散均匀，加入二硫化钼纳米花，分散均匀，得到混合溶液，向另一反应瓶中加入体积比为20-35:2-5:100的三氯甲烷、司班80、环己烷，分散均匀，将其倒入混合溶液，用乳化机乳化10-25min，加入环氧氯丙烷，在30-50℃下反应3-5h，蒸干溶剂，用无水乙醇洗涤干净并干燥，得到卡拉胶包覆二硫化钼纳米花；

(3)向反应瓶中加入去离子水、卡拉胶包覆二硫化钼纳米花、乳化剂十二烷基磺酸钠、缓冲剂碳酸氢铵，在氮气氛围中，分散均匀，加热至70-80℃，加入丙烯腈，分散均匀，加入引发剂过硫酸铵，搅拌反应30-90min，加入甲醇，静置沉淀3-5h，过滤，置于甲醇中浸泡纯化，干燥，得到聚丙烯腈接枝卡拉胶包覆二硫化钼纳米花；