【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂电池材料，特别涉及一种具有纳米有机高聚物层的二硫化亚铁/碳的复合负极材料。
技术介绍
1、锂离子电池是目前电池行业技术发展最成熟，产业化规模最大的电池类别。石墨是目前主流的锂离子电池负极材料，但是石墨的理论容量只有372mah/g，极大限制了锂离子电池能量密度的提升。二硫化亚铁(fes2)是一种新型锂离子电池材料，具有892mah/g的高比容量，并且合成简单，原料来源广泛。但是纯的二硫化亚铁材料存在首效低、倍率性能差、循环性能差等缺点。
2、为解决二硫化亚铁的上述缺点，重要的一种方法就是对二硫化亚铁材料进行结构改性，微量元素掺杂，碳包覆等处理。但只是采用这几类方法制得的二硫化亚铁材料具有一定的局限性，只能解决二硫化亚铁材料的其中一两项缺点。因此，急需开发一种能同时解决二硫化亚铁材料低首效、倍率性能差、循环性能差的新型复合负极材料和合成工艺。
技术实现思路
1、本专利技术实施例提供了一种具有纳米有机高聚物层的二硫化亚铁/碳的复合负极材料，采用的制备方法是以金属硫化物、非金属硫化物或有机硫化物的薄片材料作为基底材料，通过化学气相沉积法依次沉积二硫化亚铁薄膜层、碳层，再通过喷涂的方式将含有有机高聚物和多壁碳纳米管的混合浆料喷涂在碳层表面形成纳米有机高聚物层，进而得到具有纳米有机高聚物层的二硫化亚铁/碳的复合负极材料；与现有天然二硫化亚铁通过水热法或溶剂热法合成的二硫化亚铁材料的方法相比较，本专利技术采用以金属硫化物、非金属硫化物或有机硫化物的薄片材料作为基底材
2、第一方面，本专利技术实施例提供了一种具有纳米有机高聚物层的二硫化亚铁/碳的复合负极材料，所述复合负极材料包括：基底材料、二硫化亚铁薄膜层、碳层和纳米有机高聚物层；
3、所述基底材料包括：金属硫化物、非金属硫化物或有机硫化物的薄片材料中的一种或多种；
4、所述二硫化亚铁薄膜层是通过丁基二硫醚与铁盐反应并沉积在所述基底材料的表面得到；
5、所述碳层是通过碳源气体沉积在所述二硫化亚铁的表面得到；
6、所述纳米有机高聚物层附着于所述碳层的表面上。
7、优选的，所述基底材料具体包括：硫化钴、硫化镁、硫化铁、硫化磷、硫代乙酰胺中的一种或多种；
8、所述铁盐包括：氯化铁、氯化亚铁、硫酸铁、硫酸亚铁中的一种或多种；
9、所述碳源气体包括：甲烷、乙炔、甲苯中的一种或多种。
10、优选的，所述纳米有机高聚物层包括有机高聚物和多壁碳纳米管；所述有机高聚物与所述多壁碳纳米管的质量比为[1:10]-[10:1]；
11、所述有机高聚物包括：聚丙烯腈pan、聚苯胺pan、聚吡咯ppy、聚噻吩pth中的一种或多种。
12、优选的，所述纳米有机高聚物层的厚度为20nm-200nm；
13、所述碳层的厚度为1μm-10μm；
14、所述二硫化亚铁薄膜层的厚度为50μm-100μm。
15、第二方面，本专利技术实施例提供了一种上述第一方面所述的具有纳米有机高聚物层的二硫化亚铁/碳的复合负极材料的制备方法，所述制备方法包括：
16、以金属硫化物、非金属硫化物或有机硫化物的薄片材料中的一种或多种作为基底材料，将基底材料置于反应设备中，在氩气保护气体氛围下，通入丁基二硫醚与铁盐的混合气体进入反应设备，在200℃-500℃下反应1小时-12小时，得到沉积在基底材料表面的二硫化亚铁薄膜层；
17、向反应设备中通入碳源气体，在500℃-800℃反应1-12小时，使碳源气体中的碳沉积在所述二硫化亚铁薄膜层的表面形成碳层，降温后，得到冷却后的前驱体材料；
18、制备混合浆料：取固含量为4％的多壁碳纳米管水系浆料，向多壁碳纳米管水系浆料中加入适量水和有机高聚物，置于搅拌机中进行搅拌混合均匀，得到混合浆料；
19、将混合浆料通过超声波喷涂机喷涂在所述前驱体材料的表面，得到具有纳米有机高聚物层的二硫化亚铁/碳的复合负极材料。
20、优选的，所述基底材料、所述丁基二硫醚与所述铁盐的质量比为1：
21、[0.1-10]：[0.1-10]；
22、所述基底材料具体包括：硫化钴、硫化镁、硫化铁、硫化磷、硫代乙酰胺中的一种或多种；所述基底材料的厚度为50μm-100μm；
23、所述铁盐包括：氯化铁、氯化亚铁、硫酸铁、硫酸亚铁中的一种或多种；
24、所述碳源气体包括：甲烷、乙炔、甲苯中的一种或多种；
25、所述氩气的流速为1l/min-12l/min。
26、优选的，所述混合浆料中的有机高聚物、多壁碳纳米管与水的质量比为1：[0.1-10]：[90-99]；
27、所述有机高聚物包括：聚丙烯腈pan、聚苯胺pan、聚吡咯ppy、聚噻吩pth中的一种或多种；
28、所述搅拌机的转速为1000转/每分钟-10000转/每分钟，搅拌时间为1小时-12小时；
29、所述超声波喷涂机喷涂的浆料的流量为1μl/min-10μl/min。
30、优选的，所述反应设备包括：进气管、进料管、反应室、加热装置和出料口；
31、所述反应室容置所述基底材料；所述加热装置对所述反应室进行加热；
32、所述进气管向所述进料管中依次输送所述氩气、所述丁基二硫醚与铁盐的混合气体和碳源气体；
33、所述基底材料先后沉积二硫化亚铁薄膜层、碳层，得到前驱体材料；
34、所述前驱体材料通过所述出料口出料。
35、第三方面，本专利技术实施例提供了一种负极极片，所述负极极片包括上述第一方面所述的具有纳米有机高聚物层的二硫化亚铁/碳的复合负极材料。
36、第四方面，本专利技术实施例提供了一种锂离子电池，所述锂电池包括上述第三方面所述的负极极片。
37、本专利技术实施例提供了一种具有纳米有机高聚物层的二硫化亚铁/碳的复合负极材料，采用的制备方法是以金属硫化物、非金属硫化物或有机硫化物的薄片材料作为基底材料，通过化学气相沉积法依次沉积二硫化亚铁薄膜层、碳层，再通过喷涂的方式将含有有机高聚物和多壁碳纳米管的混合浆料喷涂在碳层表面形成纳米有机高聚物层，进而得到具有纳米有机高聚物层的二硫化亚铁/碳的复合负极材料；与现有天然二硫化亚铁通过水热法或溶剂热法合成的二硫化亚铁材料的方法相比较，本专利技术采用以金属硫化物、非金属硫化物或有机硫化物的薄片材料作为基底材料，利用化学气相本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种具有纳米有机高聚物层的二硫化亚铁/碳的复合负极材料，其特征在于，所述复合负极材料包括：基底材料、二硫化亚铁薄膜层、碳层和纳米有机高聚物层；
2.根据权利要求1所述的具有纳米有机高聚物层的二硫化亚铁/碳的复合负极材料，其特征在于，所述基底材料具体包括：硫化钴、硫化镁、硫化铁、硫化磷、硫代乙酰胺中的一种或多种；
3.根据权利要求1所述的具有纳米有机高聚物层的二硫化亚铁/碳的复合负极材料，其特征在于，所述纳米有机高聚物层包括有机高聚物和多壁碳纳米管；所述有机高聚物与所述多壁碳纳米管的质量比为[1:10]-[10:1]；
4.根据权利要求1所述的具有纳米有机高聚物层的二硫化亚铁/碳的复合负极材料，其特征在于，所述纳米有机高聚物层的厚度为20nm-200nm；
5.一种上述权利要求1-4任一所述的具有纳米有机高聚物层的二硫化亚铁/碳的复合负极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述基底材料、所述丁基二硫醚与所述铁盐的质量比为1：[0.1-10]：[0.1-10]；<...
【技术特征摘要】
1.一种具有纳米有机高聚物层的二硫化亚铁/碳的复合负极材料，其特征在于，所述复合负极材料包括：基底材料、二硫化亚铁薄膜层、碳层和纳米有机高聚物层；
2.根据权利要求1所述的具有纳米有机高聚物层的二硫化亚铁/碳的复合负极材料，其特征在于，所述基底材料具体包括：硫化钴、硫化镁、硫化铁、硫化磷、硫代乙酰胺中的一种或多种；
3.根据权利要求1所述的具有纳米有机高聚物层的二硫化亚铁/碳的复合负极材料，其特征在于，所述纳米有机高聚物层包括有机高聚物和多壁碳纳米管；所述有机高聚物与所述多壁碳纳米管的质量比为[1:10]-[10:1]；
4.根据权利要求1所述的具有纳米有机高聚物层的二硫化亚铁/碳的复合负极材料，其特征在于，所述纳米有机高聚物层的厚度为20nm-200nm；
5.一种上述权利要求1-4任一所...
【专利技术属性】
技术研发人员：段龙威，吉祥，刘柏男，罗飞，
申请(专利权)人：溧阳天目先导电池材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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。