[发明专利]一种Sn/MoS2

说明书

本发明公开了一种Sn/MoS₂@C复合材料及其制备方法和应用，所述复合材料为双层空心球结构，由内部空心球和包裹内部空心球的外层球壳组成，内部空心球与外层球壳间存在间隙，其中内部空心球为Sn/MoS₂，外层球壳为空心介孔碳球。所述制备方法的步骤为：通过空心介孔碳球作为反应容器，在其内部通过毛细作用吸附并形成SnO₂颗粒，然后高温硫化形成SnS₂/MoS₂复合材料，最后通过热还原成Sn单质，金属Sn在液态下，焊接片状结构的MoS₂形成空心球结构，与外部的空心介孔碳球形成双层空心球结构。本发明获得形貌良好的双层空心球结构的Sn/MoS₂@C复合材料，将其应用锂离子电池中负极材料，提升了电池的容量，稳定的结构使活性材料在大电流、长循环中得到有效保护。

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池负极材料，尤其涉及一种Sn/MoS₂@C复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

锂离子电池具有高的能量密度,使用寿命长,环境友好的特点,因而广泛应用于消费电子领域。负极材料作为锂离子电池的核心材料之一,对新能源锂离子电池起着至关重要的作用。目前锂离子电池负极材料广泛使用的是石墨类负极材料，虽然石墨负极的循环寿命长且原材料丰富，在小型锂电池上取得了成功，但由于理论比容量(372mA h g^-1)较低。当锂离子电池向大型储能电池和动力电池方向发展时，石墨负极的储锂能力不足的问题将会进一步凸显。高容量MoS₂负极材料的研究成为当前锂离子电池最为活跃的板块之一。但是,MoS₂负极材料也存在一些缺点,如材料的导电性差、易团聚及充放电过程中体积膨胀等制约着MoS₂负极材料在锂离子电池的广泛应用。金属Sn作为锂离子负极材料具有理论比容量高(997mA h g^-1)、安全性能好、合成方便、成本低等优点，被认为是具有良好商业化前景的新一代锂离子电池负极材料。然而，Sn在锂离子可逆反应过程中形成Li4Sn合金，显著的体积变化极易引起电极变形、分裂、粉化，导致电极失效，严重影响电池的循环寿命与安全特性。

发明内容

发明目的：本发明的目的提供一种比容量高、比表面积大、循环稳定性好的双层空心球结构的Sn/MoS₂@C复合材料；本发明的另一目的提供一种 Sn/MoS₂@C复合材料的制备方法；本发明的另一目的提供一种Sn/MoS₂@C复合材料的应用。

技术方案：本发明的Sn/MoS₂@C复合材料，所述复合材料为双层空心球结构，由内部空心球和包裹内部空心球的外层球壳组成，内部空心球与外层球壳间存在间隙，其中内部空心球为Sn/MoS₂，外层球壳为空心介孔碳球。

优选地，内部空心球由Sn纳米颗粒粘结MoS₂纳米片组装而成，内部空心球的球壳直径是100～150nm，厚度为10～15nm。

上述Sn/MoS₂@C复合材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将三水合锡酸钾和尿素溶解在水和乙醇混合溶剂中，加入空心介孔碳球，得到混合物料，然后抽真空，将混合物料在氩气气氛下煅烧反应，待反应结束后，得到SnO₂@C；

(2)将四水合钼酸铵溶于水和乙醇混合溶剂，加入SnO₂@C，得到混合物料，然后抽真空，将硫粉加入到混合物料中在氩气气氛下煅烧反应，待反应结束， SnS₂/MoS₂@C；

(3)SnS₂/MoS₂@C在氩、氢混合气氛中煅烧，得到Sn/MoS₂@C复合材料。