[发明专利]一种三维SnS2

说明书

本发明涉及锂离子电池技术领域，且公开了一种三维SnS₂修饰N掺杂介孔碳的锂离子电池负极材料，SnS₂具有独特的三维六边形纳米片结构，增加SnS₂结构的稳定性，增大比表面积，缩短锂离子扩散路径，有利于暴露更多的活性位点，以炭黑M1400、六亚甲基亚胺分别为硬模板、有机模板剂，经热活化得到介孔MCM‑22分子筛，再以乙基紫同时作为碳源和氮源，通过煅烧，得到三维SnS₂修饰N掺杂介孔碳，其多孔结构提供丰富的锂离子扩散路径，掺杂的氮原子提供更多的活性位点，增强锂离子电池负极材料的性能，同时SnS₂生长在N掺杂介孔碳的复合结构中，有效的缓解SnS₂的体积膨胀，提高SnS₂负极材料的导电性和倍率性能，具有良好的循环稳定性和优异的实际比容量。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体为一种三维SnS₂修饰N掺杂介孔碳的锂离子电池负极材料。

背景技术

近年来，随着新能源汽车的快速发展，人们对于续航里程的要求不断提高，使得锂离子电池的电极材料向着能量密度高、使用寿命长的方向发展，其中正负极材料的储锂能力是决定锂离子电池能量密度的核心要素，目前，锂离子电池已经投入商业化使用，但其负极材料大多为石墨材料，虽然石墨的成本低、产率高、循环寿命较长，但是石墨的理论比容量较低、倍率性较差，使得人们对大容量高倍率性能的负极材料展开研究。

目前，锡基材料因为其理论比容量较高、成本较低、储量丰富等优点而走入人们的视线，SnS₂的结构为Sn原子位于两层密集排列的S原子之间，相邻的两个S原子层通过范德华力连接，当SnS₂作为锂离子电池负极材料的时候，其理论比容量近乎是石墨的理论比容量的两倍，使得锡基材料成为研究的热点。

虽然SnS₂作为锂离子电池负极材料有着优异的性能，但是其缺陷同样较为明显：(1)在锂的嵌入和脱出过程中，在体积变化较大的时候，会使电极粉碎脱离，使得理论比容量快速衰减；(2)SnS₂的本征导电性较差，使得倍率性较差；(3)SnS₂被还原成Sn单质的时候，容易发生团聚，为了解决上述问题，我们采用三维SnS₂修饰N掺杂介孔碳的方式解决这个问题，三维SnS₂六边形纳米片具有良好的结构稳定性和较大的比表面积，可以减少充放电过程中因为体积变化产生的物理应力，同时可以缩短锂离子的扩散路径，同时，借助介孔MCM-22分子筛制备得到的N掺杂介孔碳，其多孔结构可以提供丰富的锂离子扩散路径，掺杂的氮原子可以提供更多的活性位点，增强锂离子电池负极材料的性能。

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种三维SnS₂修饰N掺杂介孔碳的锂离子电池负极材料，解决了SnS₂电极材料循环稳定性差、倍率性能不好的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种三维SnS₂修饰N掺杂介孔碳的锂离子电池负极材料，所述三维SnS₂修饰N掺杂介孔碳的锂离子电池负极材料制备方法如下：

(1)向烧杯中加入去离子水、四氯化锡、硫脲，其中二者的物质的量比为20-30:100，将超声分散均匀，混合液装入反应釜置于烘箱中，在160-200 ℃下进行水热反应4-8h，冷却、过滤、洗涤并干燥，得到三维SnS₂六边形纳米片；

(2)向烧杯中加入硅溶胶、硫酸铝、氢氧化钠，搅拌均匀后加入炭黑 M1400和六亚甲基亚胺，搅拌均匀后得到凝胶，将凝胶装入反应釜置于烘箱中，在130-170℃下进行热处理60-80h，冷却、过滤、洗涤并干燥，得到介孔MCM-22分子筛；