[发明专利]一种电线结构碳纤维/MoS

说明书

本发明公开了一种电线结构碳纤维/MoS₂/MoO₂柔性电极材料及其制备方法，属于电化学和新能源材料领域。该电极材料结构内层为碳纤维，中间层为硫化钼，最外层为氧化钼，三层包覆电线结构。内层碳纤维作为电子与离子传输路径，中间层硫化钼提供高的容量，外层氧化钼包覆不仅可以提高了材料的容量，同时也提高材料的导电性能。该电线结构材料作为锂离子电池负极材料。本发明将湿纸巾进行除杂处理后高温煅烧，湿纸巾高温碳化形成柔性碳纤维，随后与钼酸钠和硫脲水热形成碳纤维/MoS₂复合材料。该复合材料进一步在氧气中低温煅烧，形成电线结构碳纤维/MoS₂/MoO₂柔性电极材料。三层包覆式电线结构材料显著改善了材料的比容量和循环稳定性能。

技术领域

本发明公开了一种电线结构碳纤维/MoS₂/MoO₂柔性电极材料及其制备方法，属于电化学和新能源材料领域。

背景技术

可弯曲折叠的柔性电子器件在近几年广泛受到人们的喜爱，而柔性锂离子电池是柔性电子器件的核心部件。传统的锂离子电池负极材料是以铜箔作为集流体，铜箔集流体降低了电池的能量密度。在较大弯曲变形的情况下，活性材料与集流体易于发生脱离，进一步影响材料的电化学性能。所以无粘结剂、导电剂和集流体的自支撑柔性电极材料可以显著提高材料的能量密度与弯曲条件下的电化学性能。

硫化钼作为锂离子电池负极材料，层间距大的特点利于锂离子的扩散，作为锂离子电池负极的材料，具有容量高的优点。但是硫化钼在充放电过程中由于嵌锂/脱锂的反应机理，硫化钼表现出较差的稳定性，能量衰减快。所以通过氧化钼的包覆来减小纳米材料内部的电化学阻力，以此来增加电导率和材料的稳定性。CN201611175666.6专利公开了一种核壳球状MoO₃/MoS₂及其制备方法，所制得的核壳球状MoO₃/MoS₂具有优异的光催化效果，添加少量的核壳球状MoO₃/MoS₂，在较短的时间内即可完全光催化降解有机染料。CN201610323796.3专利发明一种管状二硫化钼纳米材料，该发明制备出的二硫化钼纳米材料比表面积高，纯度高，形貌均一，作为锂离子电池电极材料有着较高的能量密度、较好的循环稳定性能，有效改善团聚现象，减少结构损伤，进而提高电池循环稳定性。CN201610799898.2专利发明了一种碳纳米管/二硫化钼纳米球复合材料，该复合材料作为超级电容电极材料表现出优异的电化学性能，且制备工艺简单、绿色环保，作为新型能源材料在超级电容器、锂离子电池等设备领域具有巨大的潜在应用。综合MoS₂和MoO₂材料的各自优点，本发明涉及到一种电线结构碳纤维/MoS₂/MoO₂柔性电极材料及其制备方法。该材料结构类似电线结构，内层为碳纤维，中间层为硫化钼，最外层为氧化钼，三层包覆电线结构。这种三层包覆电线结构有效提高了材料的比容量、倍率性能和循环性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电线结构碳纤维/MoS₂/MoO₂柔性电极材料。该材料的制备是将商业化的湿纸巾进行预处理接着在氮气气氛下，800℃煅烧4h，得到柔性的碳纤维纸，将其和钼酸钠、硫脲以一定的比例水热，干燥，最后在氧气气氛下低温煅烧1h。最终形成电线结构碳纤维/MoS₂/MoO₂柔性电极材料，该电线结构碳纤维/MoS₂/MoO₂柔性电极材料可直接作为锂离子电池负极材料，无需粘结剂与集流体的加入，有效提高了整电极的能量密度。

本发明的目的是这样实现的：一种电线结构碳纤维/MoS₂/MoO₂柔性电极材料制备方法，其工艺步骤：