[发明专利]还原氧化石墨烯@MoS2

说明书

本发明涉及锂离子电池负极材料制备技术领域，具体涉及还原氧化石墨烯@MoS₂‑SnO₂核壳结构复合材料及其制备方法和应用。本发明的负极材料使用硫化钼作为内层，采用氧化锡将硫化钼进行包覆，并于氧化锡的表面再包覆一层还原氧化石墨烯材料。本发明将还原氧化石墨烯、MoS₂和SnO₂共同制成复合材料，同时克服了MoS₂和SnO₂在充放电过程中发生粉化的技术缺陷，也通过还原氧化石墨烯有效提升负极材料的比容量和能量密度。

技术领域

本发明属于锂离子电池负极材料制备技术领域，具体涉及还原氧化石墨烯@MoS₂-SnO₂核壳结构复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

便携式电子设备、电动汽车、新能源的发展对储能设备提出更高的要求，使用固态电解质替换有机电解液能从根本上提升电池的安全性，同时通过电池内部简化电池结构，增加活性物质占比，从而提升体积利用率和电池包层面的能量密度，因此兼具高能量密度和高安全性的全固态电池受到了广泛关注；在实现电池固态化的技术路线中，硫化物体系具有高的锂离子电导率、极低的电子电导率和优良的力学性能，是最有希望实现全固态电池的材料体系之一。

为实现高能量密度硫化物全固态电池，电极活性材料起着决定性作用，其中石墨烯作为负极材料由于其是具有原子级蜂窝晶格结构的新型二维碳材料，具有电导率高、比表面积大、机械稳定性和化学稳定性优异的特点，是目前电化学储能装置研究中备受关注的电极材料之一，在电池电极材料领域具有巨大的应用前景；而纯石墨烯材料容易发生团聚，丧失了其因高比表面积而具有的高储锂优势，故首次循环昆仑效率低、电压滞后以及循环稳定性较差。

当前使用的锂离子电池负极材料多为石墨材料，其理论比容量为372mAh/g，此比容量难以满足高功率和高能量密度需求，所以开发具有高容量和长循环寿命的新型电池负极材料显得尤为重要。其中过渡金属氧化物及硫化物凭借较高的理论比容量，在负极材料领域脱颖而出。其中SnO₂基负极材料的理论比容量为790mAh/g(Adv.Mater.,2009，21,2536-2539.)，同时由于具有成本低、安全性高等优点而受到广泛关注，但其致命的弱点是在充放电过程中由于锂离子的嵌入和脱出，会引起本身体积的剧烈膨胀(约为340％)，从而易于导致活性材料在循环过程中发生粉化，进而导致其循环性能和倍率性能较差。

二硫化钼纳米片作为一种典型的类石墨烯层间过渡金属硫化物，以其独特优异的电学、热学、力学等性能，在摩擦学、能源、电子器件和光电等领域受到了广泛关注；MoS₂作为一种典型的过渡金属硫化物，凭借较高的理论比容量(670mAh/g)，优异的层状二维结构，较高的杨氏模量等优点而被应用于锂离子电池负极材料方面，但类似于其他过渡金属氧化物和硫化物，较差的导电性能以及较大的体积变化，限制了其电化学性能的发挥。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，本发明提供了还原氧化石墨烯@MoS₂-SnO₂核壳结构复合材料及其制备方法和应用，本发明将还原氧化石墨烯、MoS₂和SnO₂共同制成复合材料，同时克服了MoS₂和SnO₂在充放电过程中发生粉化的技术缺陷，也通过还原氧化石墨烯有效提升负极材料的比容量和能量密度。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种还原氧化石墨烯@MoS₂-SnO₂核壳结构复合材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤(1)、将石墨烯进行氧化处理，得到氧化石墨烯；

采用溶剂热反应制备二硫化钼；

步骤(2)、将步骤(1)的二硫化钼超声分散于乙醇水溶液中得到分散液；