[发明专利]二硫化钼@二硫化钨@碳布电极材料、制备方法和应用

说明书

本发明属于钠离子电池材料领域，具体涉及一种二硫化钼@二硫化钨@碳布电极材料、制备方法和应用。本发明的制备方法，包括以下步骤：1)将碳布置于浓硝酸中进行热处理；另将钨盐、硫代乙酰胺在有机溶剂中搅拌溶解得前驱体A；另将钼盐、L‑半胱氨酸在去离子水中搅拌溶解得前驱体B；2)将处理后碳布、前驱体A溶剂热反应，得二硫化钨@碳布复合材料。3)将二硫化钨@碳布复合材料、前驱体B水热反应，即得。本发明的上述方法，操作简单，条件温和，并且制备所得电极材料，具有导电性好、层间距大、形貌均匀、成本低的特点，同时具有独特的储钠性能、高的比容量、优异的倍率和循环稳定性，适合在钠离子电池中推广应用。

技术领域

本发明属于钠离子电池材料领域，具体涉及一种二硫化钼@二硫化钨@碳布电极材料、制备方法和应用。

背景技术

随着世界范围内能源消耗的增加和温室气体的排放，为了确保未来能源的清洁供应，人们越来越关注新能源技术的研发。近年来，可充电电池得到了广泛的研究，并在现代生活中发挥着重要作用。高能量密度长周期锂离子电池的实际应用取得了巨大的成就，并在日常生活中得到了广泛应用，如电动汽车、手机等。遗憾的是，金属锂的高价格和低可用性严重阻碍了其进一步发展。而钠离子电池由于成本低、分布广、提炼简单、资源利用率高以及与锂离子电池的物理化学性质相似，引起了人们的广泛关注。但不可忽视的是，钠离子半径大于锂离子半径，使得钠离子在嵌入材料晶体结构过程中更加倾向于嵌入空间更大的氧离子八面体或三棱柱构型的阴离子间隙位。此外，钠离子的相对原子质量大于锂离子，同时钠离子的电极电位比锂离子高约300mV，这些因素共同作用导致钠离子电池的质量能量密度低于锂离子电池。

当前，能源技术已经实现了超越性的发展，这对钠离子电池也提出了在大电流密度下提供高容量的要求。因此，促进钠离子电池进一步推广应用的关键技术在于如何制备得到具备高稳定特性、高能量密度、适合大倍率工作的钠离子电池材料。

过渡金属硫化物具有较高的理论容量和可控的微观形貌等特点，被认为是一类很有发展前景的钠离子电池负极材料。然而，过渡金属硫化物的低电子电导率不利于电极反应，且常规层间距已经无法满足钠离子更高效地嵌入脱出需求。此外，过渡金属硫化物在充放电过程中体积膨胀严重，导致活性材料的粉化和松散接触，最终导致大倍率充放电过程中容量快速衰减，并无法满足钠离子电极材料的高倍率充放电使用需求。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的之一在于提供一种二硫化钼@二硫化钨@碳布电极材料的制备方法，其操作简单、反应条件温和，且制备所得电极材料，不仅具有较大的层间距，而且具有高能量密度、优良的循环稳定性和倍率性能，适于钠离子电池负极材料应用。

本发明的目的之二在于提供一种二硫化钼@二硫化钨@碳布电极材料，该电极材料为在碳布表面依次层叠均匀生长1T相二硫化钨、1T相二硫化钼得到的纳米复合材料，其不仅具有较大的层间距，适合钠离子嵌入和脱出，而且具有高能量密度、优良的循环稳定性和倍率性能，适于钠离子电池负极材料应用。

本发明的目的之三在于提供一种二硫化钼@二硫化钨@碳布电极材料的应用。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

二硫化钼@二硫化钨@碳布电极材料的制备方法，包括以下步骤：

1)将导电碳布置于浓硝酸中进行热处理，冷却后洗涤、干燥，得预处理碳布；

另将钨盐、硫代乙酰胺在有机溶剂中搅拌溶解，得前驱体A；

另将钼盐、L-半胱氨酸在去离子水中搅拌溶解，得前驱体B；

2)将预处理碳布、前驱体A于190～210℃温度下溶剂热反应18～22h，然后洗涤、干燥，得到二硫化钨@碳布复合材料；

3)将二硫化钨@碳布复合材料、前驱体B于170～190℃下水热反应46～50h，然后洗涤、干燥，即得二硫化钼@二硫化钨@碳布电极材料。