本发明专利技术公开了一种高容量和循环稳定的电化学贮锂复合电极及其制备方法，其电化学贮锂活性物质为MoS2纳米瓦/石墨烯的复合纳米材料，复合纳米材料中MoS2纳米瓦和石墨烯的物质的量之比为1:1-1:3，MoS2纳米瓦为少层数的层状结构，平均层数为4层，复合电极的组分及其质量百分比含量为：MoS2纳米瓦/石墨烯复合纳米材料为80-85%，乙炔黑5-10％，聚偏氟乙烯5-10％。制备步骤包括：先制备得到MoS2纳米瓦/石墨烯复合纳米材料，将所制备的复合纳米材料与乙炔黑及聚偏氟乙烯调成糊状物，涂到铜箔上干燥、滚压得到电极。本发明专利技术的电化学贮锂复合电极具有高的电化学贮锂容量，具有广泛的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种高容量和循环稳定的电化学贮锂复合电极及其制备方法，其电化学贮锂活性物质为MoS2-纳米瓦/石墨烯的复合纳米材料，复合纳米材料中MoS2纳米瓦和石墨烯的物质的量之比为1:1-1:3，MoS2纳米瓦为少层数的层状结构，平均层数为4层，复合电极的组分及其质量百分比含量为：MoS2纳米瓦/石墨烯复合纳米材料为80-85%，乙炔黑5-10％，聚偏氟乙烯5-10％。制备步骤包括：先制备得到MoS2纳米瓦/石墨烯复合纳米材料，将所制备的复合纳米材料与乙炔黑及聚偏氟乙烯调成糊状物，涂到铜箔上干燥、滚压得到电极。本专利技术的电化学贮锂复合电极具有高的电化学贮锂容量，具有广泛的应用前景。【专利说明】
本专利技术涉及电化学贮锂电极及其制备方法，尤其涉及用M〇s2纳米瓦/石墨烯为电 化学活性物质制备的一种高容量和循环稳定的复合电极及其制备方法，属于新能源材料及 其应用
。
技术介绍
锂离子电池具有高的比能量、无记忆效应、环境友好等优异性能，在移动电话和 笔记本电脑等便携式移动电器中得到了广泛的应用。作为动力电池，锂离子电池在电动自 行车、电动汽车和智能电网等方面也具有广泛的应用前景。目前锂离子电池的负极材料主 要采用石墨材料（如：石墨微球、天然改性石墨和人造石墨等），这些石墨材料具有较好的 循环稳定性能，但是其容量较低，石墨的理论容量为372 mAh/g。新一代锂离子电池对电极 材料的容量和循环稳定性能提出了更高的要求，锂离子电池的性能很大程度上取决于电极 材料的项目，尤其是负极材料的性能，不仅要求负极材料具有高的电化学贮锂比容量，而且 具有优异的循环稳定性能和高倍率特性。 二维纳米材料以其独特的形貌具有众多优异的特性，其研究引起了人们的极大兴 趣。石墨烯是最典型的二维纳米材料，其独特的二维纳米片结构使其众多独特的物理、化学 和力学等性能，具有重要的科学研究意义和广泛的技术应用前景。石墨烯具有极高的比表 面积、高的导电和导热性能、高的电荷迁移率，优异的力学性能，这些优异的特性使得石墨 烯在微纳米电子器件、储能材料和新型的催化剂载体等方面具有广泛的应用前景，最近石 墨烯及其材料作为电化学贮锂的应用得到了人们的极大关注。 M〇S2具有与石墨类似的层状结构，其层内是很强的共价键结合的S-MO-S，层与层 之间则是较弱的范德华力。此&较弱的层间作用力和较大的层间距允许通过插入反应在其 层间引入外来的原子或分子。这样的特性使M 〇S2材料可以作为插入反应的主体材料。因此， 皿〇&是一种有发展前途的电化学储锂和电化学储镁的电极材料（G. X. Wang，S. Bewlay， J. Yao, et al., Electrochem. Solid State, 2004,7 ：A321 ；X. L. Li , Y. D. Li, J. Phys. Chem. B, 2004,108:13893. )。1995年Miki等研究了无定形MoS2的电化学嵌锂和脱 锂性能（Υ· Miki, D. Nakazato, Η· Ikuta, et al·，J. Power Sources，1995，54: 508)， 结果发现他们所合成的无定形M〇S2粉体中，性能最好的样品的电化学嵌脱锂的可逆容量 只有200 mAh/g，在循环100次以后，其可逆容量下降到100 mAh/g，为其初始容量的一 半。因此，其可逆容量和循环稳定性能还需要进一步改进。合成纳米结构的电活性材料是改 善其电化学性能的一个有效途径。Li 等 用离子液体协助的水热方法合成了花状形貌的M〇S2，其电化学贮锂可逆容量达到850 mAh/ g，但是其充放电循环稳定性和高倍率充放电特性依然欠佳，有待进一步改善和增强。 石墨烯的发现及其研究取得的巨大成功激发了人们对其他无机二维纳米材料研 究的极大兴趣，如单层或少层数的过渡金属二硫化物等。最近，石墨烯概念已经从碳材料扩 展到其他层状结构的无机化合物，也就是对于层状结构的无机材料，当其层数减少时（8层 以下），尤其是减少到单层时，其电子性质或能带结构会产生明显的变化，从而导致其显示 了与相应体相材料不同的物理和化学特性。除了石墨烯外，研究表明当体相M〇S2减少到少 层数(尤其是单层时)，显示了与体相材料明显不同的物理、化学和电子学特性。有研究报道 单层或少层数的MoS 2具有更好的电化学贮锂性能。但是作为电化学贮锂的电极材料，MoS2 的层与层之间低的导电性能影响了其应用的性能。 由于MoS2纳米片与石墨烯具有类似的二维纳米片形貌，两者在微观形貌和晶体结 构上具有很好的相似性。如果将M 〇S2纳米片与石墨烯复合制备两者的复合材料，石墨烯纳 米片的高导电性能可以进一步提高复合材料的导电性能，增强电化学贮锂电极反应过程中 的电子传递，可以进一步改善复合材料的电化学贮锂性能。与普通M 〇S2纳米片比较，小的 纳米瓦状形貌的M〇S2不仅具有较多的边缘，可以提供更多的短的锂离子扩散通道，而且负 载在石墨烯上，与电解液具有更多的接触面积。因此MoS 2纳米瓦/石墨烯的复合纳米材料 可以显示显著增强的电化学贮锂性能。 但是，到目前为止，用M〇S2纳米瓦/石墨烯复合纳米材料作为电化学活性物质的 电化学贮锂复合电极及其制备还未见报道。本专利技术首先用氧化石墨烯和钥酸钠为原料，通 过双子表面活性剂协助的水热方法和随后的热处理，制备了 MoS2纳米瓦/石墨烯的复合纳 米材料，然后用M〇S2纳米瓦/石墨烯的复合纳米材料作为电化学贮锂的活性物质，制备了 电化学贮锂的复合电极。这种制备MoS 2纳米瓦/石墨烯复合纳米材料电化学贮锂复合电 极的方法具有简单、方便和易于扩大工业化应用的有点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高容量和循环稳定的电化学贮锂复合电极及其制备 方法，该复合电极的电化学贮锂活性物质为MoS 2纳米瓦/石墨烯的复合纳米材料，复合纳 米材料中MoS2纳米瓦/石墨烯的物质的量之比为1:2, MoS2纳米瓦为少层数的层状结构，， 复合电极的组分及其质量百分比含量为：MoS2纳米瓦/石墨烯复合纳米材料80-85%，乙炔 黑5-10%，聚偏氟乙烯10%。 上述技术方案中少层数的层状结构是指层数在6层或6层以下的层状结构。 作为优选，所述M〇S2纳米瓦的平均层数为4层。 上述高容量和循环稳定的电化学贮锂复合电极的制备方法按以下步骤进行： (1) 将氧化石墨烯超声分散在去离子水中，加入双子表面活性剂N-十二烷基亚丙基二 胺双溴化铵（其结构见附图1)，并充分搅拌，然后依次加入L-半胱氨酸和钥酸钠，并不断搅 拌使L-半胱氨酸和钥酸钠完全溶解，L-半胱氨酸和钥酸钠用量的物质的量之比为5:1，钥 酸钠与氧化石墨烯的物质的量之比为1:2 ; (2) 将步骤（1)得到的混合分散体系转移到水热反应釜中，并加入去离子水调整体积 至水热反应釜标称体积的80%，双子表面活性剂N-十二烷基亚丙基二胺双溴化铵的浓度 为0. 01、. 02 mol/L，氧化石墨烯的含量为30-70mmol/L，将该反应釜放入恒温烘箱里，在 230-250°C下水热反应24 h后，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高容量和循环稳定的电化学贮锂复合电极，其特征在于，所述复合电极的电化学贮锂活性物质为MoS2纳米瓦/石墨烯的复合纳米材料，复合纳米材料中MoS2纳米瓦和石墨烯的物质的量之比为1:2，所述MoS2纳米瓦为少层数的层状结构，复合电极的组分及其质量百分比含量为：MoS2纳米瓦/石墨烯复合纳米材料80‑85%，乙炔黑5‑10％，聚偏氟乙烯10％。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈卫祥，王臻，黄国创，马琳，叶剑波，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。