[发明专利]一种二硫化钼包覆二氧化钼负极材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种二硫化钼包覆二氧化钼负极材料的制备方法和应用；属于锂离子电池负极材料的制备技术领域。本方法是将超细金属钼前驱体置于二氧化硫气氛下焙烧，一步得到表层均匀包裹二硫化钼纳米层的二氧化钼材料。该材料用作锂离子电池负极，不仅具有很高的比容量，还具备良好的循环稳定性和倍率性能。该合成方法简单有效，制备所得材料性能优异，具有较广的应用前景。

技术领域

本发明属于锂离子电池负极材料制备领域，具体涉及一种制备二硫化钼包裹二氧化钼负极材料及其制备和应用。

背景技术

锂离子电池广泛用于电动汽车和便携式电子设备，包括手机、笔记本电脑、摄像机等。由于商业石墨负极理论比容量低(372mAh/g)，难以满足人类日益增长的需求，高比容量负极材料成为研究的热点。在诸多新型负极材料中，二氧化钼来源广泛，且具有较高理论比容量(838mAh/g)，被认为是石墨负极材料的理想替代品。但直接把二氧化钼用作锂离子电池负极，存在循环稳定性差、倍率性能差等问题。为解决该问题，诸多研究提出构建二氧化钼与纳米碳、碳化钼、二硫化钼等相结合的材料来改善其结构稳定性。其中，二硫化钼也是优秀的储锂材料，其理论比容量达670mAh/g。因此，构建二氧化钼-二硫化钼异质结构体，利用二者的协同作用，可实现材料电化学性能的进一步优化。

二氧化钼-二硫化钼复合材料可通过一锅煮法制备(Liu H.HierarchicalTernary MoO₂/MoS₂/Heteroatom-Doped Carbon Hybrid Materials for High-Performance Lithium-Ion Storage[J].Chemelectrochem,2016,3(6):922-932.)。先将有机硫化剂、有机溶剂、钼原料在高温高压条件下进行水热处理，得到分散均匀的钼-硫复合前驱体，再焙烧还原得到MoO₂和MoS₂复合材料。该类方法操作精细，制备的产品均一性较好，但存在工序繁琐、效率低、设备扩大困难等问题。

另外，硫粉硫化焙烧也是一种常用的手段(Xu Z,Wang H,Li Z,et al.SulfurRefines MoO₂Distribution Enabling Improved Lithium Ion Battery Performance[J].The Journal of Physical Chemistry C,2014,118(32):18387-18396；Xu Z,Wang T,Kong L,et al.MoO₂@MoS₂Nanoarchitectures for High-Loading Advanced Lithium-IonBattery Anodes[J].ParticleParticle Systems Characterization,2017,34(3):1600223)。采用硫磺高温产生硫蒸气对MoO₃(CN106410150A)或MoO₂(CN105514403A)的进行硫化还原，可得到表面刻蚀有MoS₂层的MoO₂材料。但是，该类方法自身存在固有不足：在三氧化钼或二氧化钼料层透气性好的局部，将会有过量硫蒸气穿过，导致过度硫化；而在料层透气性差的局部，较少硫蒸气穿过，导致MoS₂很少生成。因此，直接配加硫粉来制备二硫化钼包裹二氧化钼材料，硫化刻蚀的程度难于控制，合成的材料硫化均匀性较差，最终也会造成获得的材料的电学性能例如比容量、长期循环性能差。

发明内容

为解决现有制备方法存在的硫化刻蚀程度难于控制、硫化均匀性差，材料的电学性能不理想等技术问题，本发明第一目的在于，提供一种二硫化钼包裹二氧化钼负极材料的制备方法，旨在通过一种全新的制备机理，制得电学性能优异的负极材料。

本发明第二目的在于，提供了一种所述的制备方法制得的二硫化钼包裹二氧化钼负极材料。