[发明专利]柔性锂离子电池负极材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种柔性锂离子电池负极材料的制备方法，用于解决现有锂离子电池负极材料的制备方法复杂的技术问题。技术方案是采用静电纺丝，预氧化及碳化过程制备柔性碳纤维，然后以碳纤维为基底，采用水热法在其上生长MoS₂纳米片结构，最终得到MoS₂/CNF柔性复合材料。本发明制备的MoS₂/CNF柔性复合材料为自支撑材料，无需使用导电添加剂和粘结剂，无复杂的涂布过程，可直接作为锂离子电池电极材料，柔韧性好且制备方法简单。

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池负极材料的制备方法，特别涉及一种柔性锂离子电池负极材料的制备方法。

背景技术

能源是影响人类生存和发展的重要命题，然而随着全球经济的迅速发展，煤和石油等化石燃料不断被消耗，由此引发的能源危机和环境污染问题越来越突出，因此寻求替代传统化石燃料的可再生绿色能源并加以合理利用显得尤为迫切。近年来，锂离子电池、电化学超级电容器等化学能源由于具有循环稳定，寿命长，洁净无污染等诸多优势而被广泛应用于便携式电子设备中。大型移动设备及电网储能对锂离子电池的功率密度和能量密度提出了更高的要求，而电极材料则是锂离子电池性能提高的决定性因素。随着柔性/可折叠电子器件的发展，开发具有弯曲特性的柔性锂离子电池已成为目前储能领域研究的前沿方向之一。

二维(2D)过渡金属二硫属化物MX₂(M＝钛，铌，钼，钽；X＝S，硒，碲)由于具有高的容量和优异的稳定性，而被认为是很有前途的锂离子电池负极材料。作为典型的2D过渡金属硫化物，二硫化钼显示出与石墨烯相似的层状结构，是由范德华空隙隔开的三层S-Mo-S共价键紧密堆积而成，利于外来反应物进行插入反应，作为锂离子电池负极理论容量大，但是由于其多层堆叠的结构，在锂离子嵌入时会引起体积或结构的变化。而碳基负极材料具有一定弹性，是良好的锂离子和电子导体，本身具有一定的嵌锂容量，循环稳定性优异。因此可通过制备复合材料以获得优异的综合性能。

文献1“M_OS_2/有序介孔碳复合材料的制备及作为锂电池负极的性能研究张晓雪，何建平。第十七次全国电化学会议，2013,11.”公开了一种以酚醛树脂为原料合成的有序介孔碳采用水热法与MoS₂复合制备MoS₂/有序介孔碳复合材料用于锂离子电池负极材料，但是由于这种方法所制备的材料为粉末材料，制备锂离子电池电极还需要添加导电添加剂和粘结剂，电极涂布过程复杂且难以掌握。

发明内容

为了克服现有锂离子电池负极材料的制备方法复杂的不足，本发明提供一种柔性锂离子电池负极材料的制备方法。该方法采用静电纺丝，预氧化及碳化过程制备柔性碳纤维，然后以碳纤维为基底，采用水热法在其上生长MoS₂纳米片结构，最终得到MoS₂/CNF柔性复合材料。本发明制备的MoS₂/CNF柔性复合材料为自支撑材料，无需使用导电添加剂和粘结剂，无复杂的涂布过程，可直接作为锂离子电池电极材料，柔韧性好且制备方法简单。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案：一种柔性锂离子电池负极材料的制备方法，其特点是包括以下步骤：

步骤一、以聚丙烯腈为溶质，二甲基甲酰胺为溶剂，配制质量分数为7～12％的溶液，置于烘箱中60-120℃，6-24h后拿出，形成均一溶液。

步骤二、将步骤一得到的均一溶液利用静电纺丝装置，在进给量为0.4-1.4mL h^-1；外加电压为10-18KV下，纺织成纳米纤维；将得到的纳米纤维置于马弗炉中，以0.1-3℃min^-1的升温速率升温到目标温度200-300℃；保温0.5-6h；再将得到的产物置于管式炉中，在惰性气体气氛中，以0.1-5℃ min^-1的升温速率升温到目标温度600-1000℃；保温0.5-6h，获得碳纤维。