[发明专利]一种硫化钼掺杂的硅碳负极材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种硫化钼掺杂的硅碳负极材料，其特征在于，所述硫化钼掺杂的硅碳负极材料具有双重核壳结构，所述双重核壳结构包括核结构和包覆所述核结构的碳壳层结构；

所述核结构包括硫化钼纳米片和分散于所述硫化钼纳米片中的碳包覆纳米硅颗粒。

2.根据权利要求1所述的硫化钼掺杂的硅碳负极材料，其特征在于，所述硫化钼掺杂的硅碳负极材料的粒径为10～25μm；优选地，所述硫化钼纳米片的长度为500～1200nm；优选地，所述碳壳层的厚度为120～200nm。

3.权利要求1～2任一项所述硫化钼掺杂的硅碳负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：制备碳包覆纳米硅颗粒；

S2：将所述碳包覆纳米硅颗粒与硫化钼分散于分散剂中，球磨，使所述碳包覆纳米硅颗粒分散于硫化钼纳米片中，得前驱体；

S3：将所述前驱体、有机溶剂和离子液体混合，制成前驱体悬浮液；

S4：向所述前驱体悬浮液中加入有机碳源，得有机碳源包覆前驱体的复合物；对所述复合物进行喷雾干燥形成复合物颗粒，将所述复合物颗粒碳化后即得所述硫化钼掺杂的硅碳负极材料。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤S3中所述离子液体的通式为(C_nPy)₂SiO₃，n＝2～6；优选地，步骤S3中所述离子液体包括(C₂Py)₂SiO₃、(C₄Py)₂SiO₃、(C₅Py)₂SiO₃、(C₆Py)₂SiO₃中的至少一种。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤S1所述制备碳包覆纳米硅颗粒的方法为碳化或气相沉积法中的任一种；

优选地，步骤S1所述制备碳包覆纳米硅颗粒的方法为碳化，包括：将纳米硅与有机热解碳源加入溶剂中，混合，经碳化得到所述碳包覆纳米硅颗粒；

优选地，所述有机热解碳源选自葡萄糖或蔗糖；优选地，所述纳米硅与所述有机热解碳源的质量比为1：3～10；

优选地，所述溶剂为水与无水乙醇的混合物。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤S1在所述碳化之前先进行干燥，具体为：将所述纳米硅与所述有机热解碳源加入溶剂中得到的混合液置于对流加热炉中，在140～160℃下干燥7.5～9h，得固体颗粒；

优选地，步骤S1所述碳化的方法包括以下步骤：将干燥得到的所述固体颗粒转移至管式炉中，在惰性气氛下以5～10℃/min的升温速率将温度升高到400～600℃，反应3～8h，得到所述碳包覆纳米硅颗粒。

7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中所述碳包覆纳米硅颗粒与所述硫化钼的质量比为1：4～12；

优选地，步骤S2中所述分散剂包括乙醇、水中的至少一种。

8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤S3中首先将所述前驱体分散于所述有机溶剂中，得混合液；再将所述离子液体加入所述混合液中，制成所述前驱体悬浮液；

优选地，所述有机溶剂包括丙酮、无水乙醇、异丙醇、甲苯、甲基吡咯烷酮、四氢呋喃或二甲基甲酰胺中的至少一种；

优选地，所述混合液中，所述前驱体的含量为0.4～0.8g/L；

优选地，所述离子液体与所述混合液的体积比为1：20～30。

9.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤S4中所述有机碳源包括烷烃、烯烃、炔烃、环烷烃、芳香烃、糖类、有机酸中的至少一种；

优选地，步骤S4的所述前驱体悬浮液中前驱体与所述有机碳源的质量比为2～6：1。

10.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池包括权利要求1～2任一项所述硫化钼掺杂的硅碳负极材料或根据权利要求3～9任一项所述制备方法制得的硫化钼掺杂的硅碳负极材料。