[发明专利]一种电池材料及其制备方法和应用

说明书

本发明属于电池电极领域，涉及一种电池材料及其制备方法和应用。电池材料其所用原料包括碳质材料、少层二硫化钼。组分优化后，还可以含有高电池容量材料。其制备方法为：将各组分按设定比例混合均匀即可。同时本发明所用少层二硫化钼可从辉钼矿中直接获取。本发明经优化后所设计和制备的少层二硫化钼复合电池材料综合了碳质材料、高电池容量材料、二硫化钼三者的优势，具有高比容量、高倍率、无体积效应、稳定性好、循环寿命长的特点，适合应用于锂离子电池和锂离子超级电容器或钠离子电池和钠离子超级电容器中作为负极储锂或钠材料。同时，本发明的复合负极材料的制备方法简单高效，工序少，产率高，适合大规模工业化生产。

技术领域

本发明属于电池电极领域，涉及一种电池材料及其制备方法和应用。

背景技术

锂离子电池是20世纪90年代发展起来的一种新型二次储能电池，因具有比能量高、电池电压高、工作温度范围宽、放电平稳、储存寿命长等优点，而被广泛用于移动电话、笔记本电脑、摄像机、数码相机、电动汽车等领域。特别是在电动汽车领域，电动汽车已成为缓解石油消耗和解决环境污染的有效方式之一。目前商业化的锂离子电池负极材料主要是碳负极材料，但由于石墨的理论比容量仅为372mAh/g，严重阻碍了锂离子电池比能量的进一步提高，因此开发出高容量、高压实密度、高循环性能的新型负极材料已经迫在眉睫，成为了目前研究的重点。

与此同时，研究者发现硅具有极高的理论比容量，达到4200mAh/g，同时其储锂电位较低，且在地壳中的储量丰富，具有十分可观的前景。若对硅进行高程度脱嵌锂，极易引起十分巨大的体积变化(超过300％)，持续的体积变化容易引起电极的开裂、疏松，造成硅颗粒的脱落，并使活性材料从集流体脱落，导致电池的循环稳定性大幅度下降。

同时，具有类石墨烯结构的二硫化钼，其理论容量是石墨的两倍(670mAh/g)，是比较理想的电池材料，但目前其制备方法多局限于人工合成，由于制备方法的限制，导致其用作电池材料时，存在成本高的问题。

发明内容

为了提高电池的比容量、稳定性以及降低其生产成本，本发明提供了一种电池材料及其制备方法。

本发明一种电池材料，其所用原料包括碳质材料、少层二硫化钼。作为优选方案，本发明一种电池材料，其所用原料以质量百分比计包括下述组分：

碳质材料50％～70％、优选为50％～65％、进一步优选为60％～65％；

少层二硫化钼5％～25％、优选为17％～25％％、进一步优选为20％～25％；

高电池容量材料0.001％～25％、优选为10％～25％、进一步优选为15％～25％。

本发明一种电池材料，所述碳质材料选自碳纳米球(零维)、碳纳米管(一维)、石墨烯(二维)、石墨粉(三维)中的一种或几种。

本发明一种电池材料，所述高电池容量材料选自硅粉、锗粉、氧化亚硅、锡粉中的一种或几种。

本发明一种电池材料，所述碳纳米球的粒度为2nm～1μm，碳纳米管的管径为2nm～100nm、长度为1μm～20μm，石墨烯的厚度为0.35nm～10nm，石墨粉的粒度为0.1μm～5.0μm。

本发明一种电池材料，所述少层二硫化钼的粒度为10nm～5μm。

本发明一种电池材料，所述高电池容量材料的粒度为0.1μm～10μm。

本发明一种电池材料的制备方法，其方案为：按设定比例配取各组分；混合均匀后，得到所述电池材料。

作为优选方案，本发明一种电池材料的制备方法，少层二硫化钼组分的制备方法包括下述步骤：

步骤一：辉钼矿的机械剥离