[发明专利]一种高比容量和循环稳定性的三维花状结构MoS2/C复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种高比容量和循环稳定性的三维花状结构MoS₂/C复合材料的制备方法，该方法通过以硅酸盐溶胶作为三维交联剂，表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵作为碳源，利用凝胶‑水热法先合成三维网状结构的MoS₂/SiO₂/C复合材料，然后将MoS₂/SiO₂/C复合材料进行高温煅烧，采用氢氟酸脱去模板剂SiO₂，得到三维花状结构MoS₂/C复合材料。本发明方法制备得到的三维花状结构MoS₂/C复合材料作为锂离子电池负极材料，具有优异的充放电比容量，且循环稳定好。

技术领域

本发明属于新能源材料技术领域，具体涉及一种用于锂离子电池负极材料具有高比容量和循环稳定性的三维花状结构MoS₂/C复合材料的制备方法。

背景技术

随着可充电锂离子电池(LIBs)在包括清洁能源技术在内的各种应用领域的发展，人们对其能源和功率密度要求越来越高，探索低成本、轻质量、高容量、长循环寿命的新型电极材料是LIBs技术发展的核心。近年来，MoS₂表现出优异的催化、摩擦润滑、电化学等性能，得到了广泛的研究。MoS₂的结构与石墨烯类似，MoS₂具有层状结构，六角形Mo层通过范德华力夹在两个六角形S层之间。其特殊的层状结构为锂离子的嵌入和脱出提供了可能，故该材料得到越来越多的有关锂离子电池电极方面的研究。但与许多其他阳极材料一样，MoS₂也存在导电性差和结构粉化不良的问题，所以对此问题提出了改进方法：(1)增加MoS₂的层间距离(晶格常数c)，便于离子插入；(2)制备各种形态的MoS₂，包括纳米线状、片状、颗粒状等；(3)为了更好的结构稳定性和导电性，将MoS₂埋入碳导电基体中。虽然上述方法已被证明或多或少有效，但仍有很大的改进空间。另一种可行的解决方案是应用多孔三维分层碳基纳米复合材料。Cui等人(Chunyu Cui,Xiu Li,Zhe Hu,Jiantie Xu,Huakun Liu andJianmin Ma.Growth of MoS2@C nanobowls as a lithium-ion battery anodematerial,RSC Adv.,2015,5,92506–92514.)采用溶剂热法制备了MoS₂@C纳米棒，制备的MoS₂@C-600和MoS₂@C-500在0.2C下具有1164.4mAh g^-1的高可逆容量和1076.4mAh g^-1，并在150次循环中分别保持72.1％和78.4％的高容量。这种优异的储锂性能归功于其独特的纳米结构，纳米结构提供了较大的比表面积和高孔容，以及柔性碳膜涂层，使得电解质易于扩散，体积膨胀减缓，形成稳定的固体电解质界面，锂离子快速扩散。蔡等人(无机化学学报，2016年12月第13卷第12期，1289-1294)利用CTAB辅助水热法并经热处理合成了MoS₂/C球状纳米花复合材料，其中MoS₂/C-NF-0.05表现出最好的电化学性能，在100mA g^-1的电流密度下，首次放电比容量达到730mAh g^-1，循环100次后比容量稳定在415mAh g^-1，但该方法得到的MoS₂/C复合材料保持率低，循环100次后容量保持率为56.8％，得到的纳米花球堆积在一起。

发明内容

本发明的目的在于提供一种比表面积大，片层结构比较规整且薄，具有优异的电化学性能的三维花状结构MoS₂/C复合材料的制备方法。

针对上述目的，本发明所采用的技术方案由下述步骤组成：