[发明专利]储能器件电极用二硫化钼/金属氧化物复合材料及其制备

说明书

本发明涉及储能器件电极用二硫化钼/金属氧化物复合材料及其制备，制备方法为：以二硫化钼作为基体，先对基体依次进行惰性气氛煅烧及原位还原处理，使基体中产生微观缺陷，之后与金属氧化物复合，即得到二硫化钼/金属氧化物复合材料；应用时，将该复合材料用于锂离子电池、钠离子电池、锂硫电池、超级电容器或混合电容器中。与现有技术相比，本发明制备的二硫化钼/金属氧化物复合材料具有分散均匀、结合紧密、成分可控的特点，可有效缓解金属氧化物在电极反应中体积变化、容量衰退迅速的问题。

技术领域

本发明属于储能材料制备技术领域，涉及一种储能器件电极用二硫化钼/金属氧化物复合材料及其制备。

背景技术

当今社会电气化水平的不断提高使得电子产品在人类社会中扮演着越来越重要的角色，其中智能手机和便携式电脑等已然成为现代生活的必需设备。另外，自上世纪开始的对于全球气候变化危机的广泛关注也早已成为不可忽视的社会潮流，新能源汽车等替代工具也迎来了重要的发展机遇。消费电子和新能源汽车等产品的发展对电能储存器件提出了更高的要求。人们一方面追求产品的便携性、经济性和安全性，另一方面又对续航能力、功率性能等有所期待，这催生了对有更大能量密度和功率性能的储能器件的需求。电极材料是储能器件中的关键组分，因此对电极材料的研究尤为重要。

金属氧化物可作为锂离子电池、钠离子电池等储能器件的电极材料，并表现出较好的性能。然而，现有的金属氧化物电极材料存在体积变化和循环稳定性不佳的问题，限制了其应用。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述金属氧化物作为电极材料存在的缺陷而提供一种储能器件电极用二硫化钼/金属氧化物复合材料及其制备，通过利用还原二硫化钼产生的缺陷辅助二硫化钼与金属氧化物复合过程，制备出二硫化钼/金属氧化物复合材料，该复合材料中纳米金属氧化物颗粒均匀分布在二硫化钼基体上，可有效缓解金属氧化物电极材料体积变化和循环稳定性不佳的问题，可作为储能器件电极的理想材料。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

储能器件电极用二硫化钼/金属氧化物复合材料的制备方法，该方法为：以二硫化钼作为基体，先对基体依次进行惰性气氛煅烧及原位还原处理，使基体中产生微观缺陷，之后与金属氧化物复合，即得到所述的二硫化钼/金属氧化物复合材料。

进一步地，该方法包括以下步骤：

1)以二硫化钼作为基体，将基体在惰性气氛下煅烧；

2)将煅烧后的基体在氢气气氛中还原，使基体中产生微观缺陷；

3)将还原后的基体与金属离子络合物溶液混合，之后进行水热反应，即得到所述的二硫化钼/金属氧化物复合材料。

进一步地，步骤1)中，以三氧化钼或钼酸盐为原料，采用水热法或干法还原制得二硫化钼基体。

进一步地，步骤1)中，煅烧过程中，温度为500-900℃，时间为1-5h。该步煅烧可去除基体中残余的原料，且可提高二硫化钼基体的结晶度，便于还原处理的复合调控。

进一步地，步骤2)中，还原过程中，温度为400-800℃，时间为1-3h。采用氢气高温还原处理二硫化钼基体形成微观缺陷。

进一步地，步骤3)中，所述的金属离子络合物溶液由金属盐溶液与配体混合而成，所述的金属包括锡、钴、铁、锰、镍、钛或锑中的一种，所述的配体为含硫配体，包括硫醇衍生物或尿素中的一种，此类配体可与二硫化钼表面的硫空位产生特征吸附从而控制锡在表面的分布。金属离子络合物溶液的浓度优选为0.1-5mol/L，配体与金属离子的摩尔比为(0.5-5):1。

进一步地，步骤3)中，水热反应过程中，温度为140-200℃，时间为12-20h。

进一步地，步骤3)中，还原后的基体中剩余的二硫化钼与金属离子络合物溶液中金属离子的摩尔比为2:(1-5)。