[发明专利]一种类银耳状MoS2

说明书

本发明公开了一种类银耳状MoS₂/功能化活性炭钠离子电池负极材料及制备方法，先使用改良的Hummers法对活性炭进行表面处理，得到的功能化活性炭表面更粗糙，富含活性官能团；再通过一步溶剂热法在升温过程中Mo源和S源在形核位点上形核生长，逐渐覆盖了HFAC表面，合成后的MoS₂/HFAC呈银耳状结构，表面布满了MoS₂纳米片，HFAC用于固定MoS₂的纳米结构并确保良好的分散性，HFAC与MoS₂通过C‑O‑Mo键相连，实现稳定界面结合，有效缓解片层堆叠引起的结构坍塌，提高复合材料的稳定性，方法操作简单、成本较低、产率高、重复性好，材料用于钠离子电池负极材料时具有高的比容量和优异的循环稳定性。

技术领域

本发明属于钠离子电池电极材料制备技术领域，具体涉及一种类银耳状 MoS₂/功能化活性炭钠离子电池负极材料及制备方法。

背景技术

多年来，锂离子电池受到了广泛研究，并应用于便携式电子设备，锂离子电池还具有潜在的应用，例如混合动力电车和全电动汽车，然而，目前全世界范围内锂资源储量有限，资源分布不均，价格偏高。随着电动汽车工业的兴起，电池行业内锂的资源消耗量占全球锂资源消耗总量比重不断增长，导致锂离子电池成本不断攀升，无法满足日益增长的锂离子电池市场需求，供应面临短缺。近年来，科学家们积极寻求替代锂离子电池的新技术。钠元素和锂具有相似的物理化学性质和电子构型。而且，钠资源在地壳中分布广泛，地球上有2.4％的元素，而且低成本使得钠离子电池成为有前景的下一代可规模化应用的二次电池体系。如果在我们的生活中用钠离子电池代替商用锂离子电池，成本将降低约30％。

钠离子的离子半径约为锂离子半径的1.4倍，宿主材料有限的离子插入能力导致电极低容量，并且由于剧烈的体积变化而导致稳定能力差。因此，钠离子电池技术面临的挑战在于寻找倍率性能和循环稳定性的电极材料，尤其是合适的负极材料。MoS₂作为典型的二维层状过渡金属硫化物，层间距为0.62nm，MoS₂作为电极材料经过转化反应过程，最终可以容纳大量的钠离子。但是，MoS₂电极在发生转化反应过程中发生体积变化，粉化现象严重，活性位点大量损失，且 MoS₂导电性差，使得电极材料电子导电性差。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种类银耳状MoS₂/功能化活性炭钠离子电池负极材料及制备方法，制备方法具有成本较低、制备简单、周期短、重复性高的优点，有利于规模化生产，制备出的MoS₂/HFAC纳米负极材料用于钠离子电池时具有高的比容量和优异的循环稳定性。

为了实现以上目的，本发明提供了一种类银耳状MoS₂/功能化活性炭钠离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：将0.1～1.0g AC和0.5～2.0g NaNO₃分散在浓硫酸中，然后在30～100 ℃下搅拌，得到分散液；将0.5～4.0g的KMnO₄研磨后逐渐加入分散液中，并用去离子水稀释并静置，再经过离心、洗涤、干燥后得到HFAC；

步骤2：将0.01～0.50g HFAC分散在乙醇中并超声，得到溶液A；通过持续搅拌，将0.1～1.0g Na₂MoO₄和0.1～1.5g C₂H₅NS全部溶解在去离子水中，直至形成澄清的溶液B；

步骤3：将溶液A加入到溶液B中，磁力搅拌，再将所得液体转移到高压反应釜中，在100～250℃保温10～20h的热处理后冷却，取底部黑色沉淀物经过纯化，得到MoS₂/HFAC。

优选地，所述步骤1中浓硫酸的用量为10～100mL。