[发明专利]一种MoS2

说明书

本发明涉及钠离子电池技术领域，具体而言，涉及一种MoS₂/氮掺杂碳管复合材料及其制备方法和应用。以廉价的三聚氰胺海绵为模板材料，在水热条件下，在海绵纤维表面生长一层MoS₂，然后在氩气保护下高温煅烧，海绵纤维由内向外收缩塌陷，生长成一种独特的三维中空结构，外层均匀生长了一层MoS₂纳米片，内层为氮掺杂碳管的结构，不仅有利于电解液的流动，而且有利于电子的快速转移，内壁为氮掺杂碳管，大量的氮为反应增加了许多活性位点，这种材料作为钠离子电池负极材料获得了非常优异的循环性能和倍率性能。

技术领域

本发明涉及钠离子电池技术领域，具体而言，涉及一种MoS₂/氮掺杂碳管复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

随着社会的不断发展，人类对能源的需求与日剧增，由此带来的雾霾、温室效应以及生态失衡等环境问题给社会的可持续发展带来了极大的负面影响。因此，改变不合理的能源结构，建立高效的清洁的能源体系，开发可再生新能源体系以及大规模化储能是人们亟待解决的重要问题。其中锂离子电池能量密度高、循环寿命长等优点得到最先发展，但由于锂资源的稀缺性，锂离子电池的大规模应用势必会带来资源和成本问题。因此，发展廉价高效的新型储能电池是大规模储能领域的重要研究方向。其中，钠离子电池因钠元素在地壳中储量丰富(地壳中钠资源占2.75％，锂资源仅占0.065％)，而且分布广泛，海洋中就含有大量氯化钠，因此，钠盐价格比锂盐更低廉，且不受资源限制，一直被认为是锂离子电池理想的替代品。但钠离子更大的半径使传统的锂离子电池的负极材料不再适用，因此开发钠离子电池的负极材料成为重中之重。

目前研究较多的钠离子负极材料主要是各种碳基材料(石墨、中间相碳微球、硬碳等) 以及金属基材料(金属合金、金属氧化物及金属硫化物等)。二维层状过渡金属硫化物由于具有低成本和高理论比容量的特点，成为一个重要的发展方向。MoS₂具有类似石墨的典型层状结构，MoS₂层状结构为三明治的层状结构，其层内是很强的共价键(S-Mo-S)，层间是较弱的范德华力，层与层之间容易剥离。MoS₂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MoS₂材料可以作为插入反应的主体材料，很容易实现钠离子的可逆电化学脱嵌。因此，MoS₂是一种有发展前途的用于高性能电池的电极材料。二硫化钼具有理论容量高的优点，但是MoS₂的循环性能、倍率性能较差，因此，提高其稳定性成为开发MoS₂复合材料的重点。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种MoS₂/氮掺杂碳管复合材料及其制备方法和应用，以廉价的三聚氰胺海绵为模板材料，在水热条件下，在海绵纤维表面生长一层MoS₂，然后在氩气保护下高温煅烧，海绵纤维由内向外收缩塌陷，生长成一种独特的三维中空结构，外层均匀生长了一层MoS₂纳米片，内层为氮掺杂碳管的结构，不仅有利于电解液的流动，而且有利于电子的快速转移，内壁为氮掺杂碳管，大量的氮为反应增加了许多活性位点，这种材料作为钠离子电池负极材料获得了非常优异的循环性能和倍率性能。

为了实现上述目的，本发明采用以下的技术方案：

一种MoS₂/氮掺杂碳管复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将三聚氰胺海绵在稀盐酸中浸泡，以去除其中杂质，然后用去离子水洗涤至中性，并将其烘干；

(2)将步骤(1)所得的酸处理的三聚氰胺海绵在空气或惰性气氛下进行烧结，得到预碳化的三聚氰胺海绵；

(3)将钼酸铵或钼酸钠加入去离子水中配制成溶液，然后加入硫脲作为硫源，充分搅拌；