[发明专利]WS2纳米瓦/石墨烯电化学贮锂复合电极及制备方法有效

专利信息
申请号: 201410339858.0 申请日: 2014-07-17
公开(公告)号: CN104103806A 公开(公告)日: 2014-10-15
发明(设计)人: 陈卫祥;黄国创;王臻;马琳;叶剑波 申请(专利权)人: 浙江大学
主分类号: H01M4/13 分类号: H01M4/13;H01M4/36
代理公司: 杭州赛科专利代理事务所 33230 代理人: 冯年群
地址: 310027*** 国省代码: 浙江;33
权利要求书: 查看更多 说明书: 查看更多
摘要:
搜索关键词: ws sub 纳米 石墨 电化学 复合 电极 制备 方法
【说明书】:

技术领域

发明涉及电化学贮锂电极及其制备方法,尤其涉及WS2纳米瓦/石墨烯电化学贮锂复合电极制备方法,属于新能源材料及其应用领域。

背景技术

锂离子电池具有高的比能量、无记忆效应、环境友好等优异性能, 在移动电话和笔记本电脑等便携式移动电器中得到了广泛的应用。作为动力电池,锂离子电池在电动自行车、电动汽车和智能电网等方面也具有广泛的应用前景。目前锂离子电池的负极材料主要采用石墨材料(如:石墨微球、天然改性石墨和人造石墨等),这些石墨材料具有较好的循环稳定性能,但是其容量较低,石墨的理论容量为372 mAh/g。新一代锂离子电池对电极材料的容量和循环稳定性能提出了更高的要求,锂离子电池的性能很大程度上取决于电极材料的项目,尤其是负极材料的性能,不仅要求负极材料具有高的电化学贮锂比容量,而且具有优异的循环稳定性能和高倍率特性。

   二维纳米材料以其独特的形貌具有众多优异的特性,其研究引起了人们的极大兴趣。石墨烯是最典型的二维纳米材料,其独特的二维纳米片结构使其众多独特的物理、化学和力学等性能,具有重要的科学研究意义和广泛的技术应用前景。石墨烯具有极高的比表面积、高的导电和导热性能、高的电荷迁移率,优异的力学性能,这些优异的特性使得石墨烯在微纳米电子器件、储能材料和新型的催化剂载体等方面具有广泛的应用前景,最近石墨烯及其材料作为电化学贮锂的应用得到了人们的极大关注。

WS2具有与石墨类似的层状结构,其层内是很强的共价键结合的S-Mo-S,层与层之间则是较弱的范德华力。WS2较弱的层间作用力和较大的层间距允许通过插入反应在其层间引入外来的原子或分子。这样的特性使WS2材料可以作为插入反应的主体材料。因此,WS2是一种有发展前途的电化学储锂和电化学储镁的电极材料。

 石墨烯的发现及其研究取得的巨大成功激发了人们对其他无机二维纳米材料研究的极大兴趣,如单层或少层数的过渡金属二硫化物等。最近,石墨烯概念已经从碳材料扩展到其他层状结构的无机化合物,也就是对于层状结构的无机材料,当其层数减少时(8层以下),尤其是减少到单层时, 其电子性质或能带结构会产生明显的变化,从而导致其显示了与相应体相材料不同的物理和化学特性。除了石墨烯外,研究表明当体相WS2减少到少层数(尤其是单层时),显示了与体相材料明显不同的物理、化学和电子学特性。有研究报道单层或少层数的WS2具有更好的电化学贮锂性能。但是作为电化学贮锂的电极材料,WS2的层与层之间低的导电性能影响了其应用的性能。

由于WS2纳米片与石墨烯具有类似的二维纳米片形貌,两者在微观形貌和晶体结构上具有很好的相似性。如果将WS2纳米片与石墨烯复合制备两者的复合材料,石墨烯纳米片的高导电性能可以进一步提高复合材料的导电性能,增强电化学贮锂电极反应过程中的电子传递,可以进一步改善复合材料的电化学贮锂性能。与普通WS2纳米片比较,小的纳米瓦状形貌的WS2不仅具有较多的边缘,可以提供更多的短的锂离子扩散通道,而且负载在石墨烯上,与电解液具有更多的接触面积。因此WS2纳米瓦/石墨烯的复合纳米材料可以显示显著增强的电化学贮锂性能。

 但是,到目前为止,用WS2纳米瓦/石墨烯复合纳米材料作为电化学活性物质的电化学贮锂复合电极及其制备还未见报道。本发明首先用氧化石墨烯和硫代钨酸铵为原料,通过双子表面活性剂协助的水热方法和随后的热处理,制备了WS2纳米瓦/石墨烯的复合纳米材料,然后用WS2纳米瓦/石墨烯的复合纳米材料作为电化学贮锂的活性物质,制备了电化学贮锂的复合电极。这种制备WS2纳米瓦/石墨烯复合纳米材料电化学贮锂复合电极的方法具有简单、方便和易于扩大工业化应用的有点。

发明内容

下载完整专利技术内容需要扣除积分,VIP会员可以免费下载。

该专利技术资料仅供研究查看技术是否侵权等信息,商用须获得专利权人授权。该专利全部权利属于浙江大学,未经浙江大学许可,擅自商用是侵权行为。如果您想购买此专利、获得商业授权和技术合作,请联系【客服

本文链接:http://www.vipzhuanli.com/pat/books/201410339858.0/2.html,转载请声明来源钻瓜专利网。

×

专利文献下载

说明:

1、专利原文基于中国国家知识产权局专利说明书;

2、支持发明专利 、实用新型专利、外观设计专利(升级中);

3、专利数据每周两次同步更新,支持Adobe PDF格式;

4、内容包括专利技术的结构示意图流程工艺图技术构造图

5、已全新升级为极速版,下载速度显著提升!欢迎使用!

请您登陆后,进行下载,点击【登陆】 【注册】

关于我们 寻求报道 投稿须知 广告合作 版权声明 网站地图 友情链接 企业标识 联系我们

钻瓜专利网在线咨询

周一至周五 9:00-18:00

咨询在线客服咨询在线客服
tel code back_top