[发明专利]一种C-O-Mo键桥接单片锥形MoS2/NG钠离子负极材料及其制备方法

说明书

本发明公开一种长循环高倍率C‑O‑Mo键桥接单片锥形MoS₂/NG钠离子负极材料及其制备方法，以氮甲基吡咯烷酮作为“牺牲剂”促进C‑O‑Mo键的形成，使得单片锥形结构自组装的二硫化钼通过化学键的桥接，从而固定在氮掺杂石墨烯柔性基地上。该方法具有制备工艺简单、周期短、能耗低、重复性好且产率高等特点。利用该方法制备的MoS₂/NG的单片锥型结构依托三角形的稳定性这一原理，使得材料具有自支撑的稳定功能；从NMP分子桥接得到的C‑O‑Mo键固定在NG上，在提高材料整体导电性的基础上更加稳固了二硫化钼在石墨烯表面的生长。该复合材料使得钠离子电极具有高容量保持率和优异的倍率性能，即使在5A g^‑1的电流密度下，1000次循环后容量仍可达到151mAh g^‑1。

技术领域

本发明涉及钠离子电池技术领域，尤其涉及一种长循坏高倍率C-O-Mo键桥接单片锥形MoS₂/NG钠离子负极材料及其制备方法。

背景技术

随着资源匮乏、能源危机与环境污染压力日益加剧，寻找一种高效的清洁能源成为各国的关注点，而使用和开发二次充电电池是目前为止最有效、最能解决能源和环境危机的一种必要方式。其中，钠离子电池(SIBs)是一种电化学储能电源，具有原料资源丰富、价格低廉、比能量高、安全性能好等优点。并且钠与锂在同一主族(IA)，具有相似的结构使其在性能上基本一致。与锂离子电池(LIBs)相比，其优势在于资源丰富易得，成本低廉；SIBs具备各种优异性能和相对稳定的电化学性能，并且在商业中，用SIBs代替LIBs将使成本降低约30％，使得它在储能领域有望代替LIBs。目前石墨被用作商业SIBs的主要阳极材料。然而，当石墨用作SIB阳极材料时，离子半径大的Na⁺(0.106nm)和Na相关电极反应的缓慢动力学特征导致SIBs的低速率能力和低容量(约25mAhg^-1)([1]J.B.Li,J.L.Li,D.Yan,S.J.Hou,X.T.Xu,T.Lu,Y.F.Yao,W.J.Mai andL.K.Pan,J.Mater.Chem.A,2018,5,6595-6605.[2]D.Y.Yu,P.V.Prikhodchenko,C.W.Mason,S.K.Batabyal,J.Gun,S.Sladkevich,A.G.Medvedev and O.Lev,Nat.Commun.,2013,4,2922.)。此外，Na⁺的嵌入-脱出过程易引起主体晶格结构塌陷，导致材料的循环性能、电化学利用率差，因此，寻找合适的嵌钠电池材料具有一定的难度。