一种作为钠离子电池负极的花球状MoSSe@NC材料的制备方法与流程

本发明涉及一种作为钠离子电池负极的硫化物复合材料的制备方法。

背景技术：

1、随着消费型电子产品、可便携式移动设备大力普及，对锂离子电池的需求不断增加，但是由于锂资源短缺，价格昂贵，锂离子电池回收程序复杂，限制了其在未来的大规模发展。而与锂离子电池存储机制相似的钠离子电池具有资源丰富、成本低廉、能量密度较高、安全性能优越等优点，成为最有可能替代锂离子电池的下一代二次电池。但钠离子的半径比锂离子的大，这使得在充放电时的离子难以从电极材料中脱嵌，最终导致可逆容量降低。钠离子电池研究初期，科研工作者将金属钠作为负极材料使用，虽然钠金属比容量较高，但在电化学充放循环过程中有枝晶形成的风险，并且钠金属的熔点约为97.7℃，在使用的过程中存在较大风险，并限制了其在高温领域内的应用。石墨作为锂离子电池成功商业化的一个重要的负极材料，在钠离子电池(sibs)负极材料应用中却不甚理想，在充放电过程中nacx因反应热力学原因比容量仅约为37mah g-1。因此，迫切寻求高比容量的负极材料。

2、金属硫化物具有种类众多、相态丰富、带隙可调、理论容量较高等优点，作为钠离子电池的负极材料已经获得了广泛的报道。然而，其自身电导率通常较差，在电化学循环过程中电极材料面临着体积膨胀、材料表面开裂及电极粉化脱落、及金属溶出等问题，这些问题会严重影响电池的充放电容量、使用寿命及倍率性能。

技术实现思路

1、本发明是要解决目前金属硫化物在储钠方面所存在电子电导率较低、体积膨胀、电化学反应产物破坏材料结构和充放循环过程中材料容易堆积、团聚甚至粉化的技术问题，而提供一种作为钠离子电池负极的花球状mosse@nc材料的制备方法。

2、本发明的作为钠离子电池负极的花球状mosse@nc材料的制备方法是按以下进行的：

3、一、将钼酸铵和硫代乙酰胺一起加入到甲醇中，搅拌处理以形成均匀的分散溶液a；

4、所述的钼酸铵与硫代乙酰胺的质量比为1:1；

5、所述的钼酸铵的质量与甲醇的体积比为1g:(0.3l～0.6l)；

6、二、将含氮有机小分子材料加入到步骤一制备的溶液a中，搅拌处理，得到溶液b；

7、所述的含氮有机小分子材料与步骤一中的钼酸铵的质量比为(10～15):1；

8、三、将步骤二制备的溶液b转移至高压反应釜中进行溶剂热反应，得到黑色前驱体粉末；

9、四、将步骤三制备的黑色前驱体粉末和与硒粉放置在同一个长瓷舟中的两端且两者之间留有距离，在长瓷舟上覆盖锡纸，随后将长瓷舟放置在管式炉中，在惰性气氛中煅烧得到mosse@nc，硒粉位于长瓷舟中靠近进气口的一端，黑色前驱体粉末位于长瓷舟中靠近出气口的一端；

10、煅烧的温度为400℃～500℃，时间为1h～3h；

11、所述的黑色前驱体粉末与硒粉的质量比为1:(1～3)。

12、本发明中含氮有机小分子材料(咪唑)的作用：

13、咪唑是掺杂n的碳主要来源，咪唑的分子结构中含有两个间位氮原子的五元芳杂环化合物，咪唑环中的1-位氮原子的未共用电子对参与环状共轭，氮原子的电子密度降低，使这个氮原子上的氢易以氢离子形式离去。咪唑可以与配位过渡金属离子形成配合物，过渡金属离子具有未填满的d轨道或f轨道，可以接受电子形成稳定的配合物。在有机合成中，咪唑作为配体可以通过其氮原子与moo42-配位形成前驱体，在下一步煅烧过程之后分解得到掺杂n的碳。

14、本发明用se取代了mos2里的一个s，通过溶剂热反应以及管式炉煅烧硒化制备了mosse@nc电极材料，其碳壳层(掺杂n的碳)修饰可以提高材料的本征电子电导率、缓解体积变化的能力、扩大材料的层间距、提高材料的比表面积、制造更多缺陷。纳米片修饰的球形结构可以为电化学反应提供更多的活性位点，从而提高材料在储钠过程中的电化学性能。

15、本发明的有益效果是：

16、本发明提供了一种钠离子电池负极材料的制备方法，该制备方法具有操作简便、工艺重复性好、控制参数明确、产品质量稳定等特点，并且制备得到的负极材料具有良好的循环稳定性和倍率性能。本发明制备的mosse@nc电极材料作为钠离子二次电池负极材料时具有优异的脱嵌钠离子的能力，可以有效提升钠离子二次电池的比容量、循环稳定性、库伦效率和倍率性能，可满足不同条件的需求，具备广阔的应用前景。

技术特征：

1.一种作为钠离子电池负极的花球状mosse@nc材料的制备方法，其特征在于作为钠离子电池负极的花球状mosse@nc材料的制备方法是按以下进行的：

2.根据权利要求1所述的一种作为钠离子电池负极的花球状mosse@nc材料的制备方法，其特征在于步骤二中所述的含氮有机小分子材料为2-甲基咪唑、咪唑和苯并咪唑中的一种或几种的混合物。

3.根据权利要求1所述的一种作为钠离子电池负极的花球状mosse@nc材料的制备方法，其特征在于步骤三中溶剂热反应的温度为180℃～220℃。

4.根据权利要求3所述的一种作为钠离子电池负极的花球状mosse@nc材料的制备方法，其特征在于步骤三中溶剂热反应的时间为12h～36h。

5.根据权利要求1所述的一种作为钠离子电池负极的花球状mosse@nc材料的制备方法，其特征在于步骤四中所述的惰性气氛为氮气和氩气中的一种或两种的混合气体。

技术总结一种作为钠离子电池负极的花球状MoSSe@NC材料的制备方法，涉及一种作为钠离子电池负极的硫化物复合材料的制备方法。本发明是要解决目前金属硫化物在储钠方面所存在电子电导率较低、体积膨胀、电化学反应产物破坏材料结构和充放循环过程中材料容易堆积、团聚甚至粉化的技术问题。本发明提供了一种钠离子电池负极材料的制备方法，该制备方法具有操作简便、工艺重复性好、控制参数明确、产品质量稳定等特点，并且制备得到的负极材料具有优异的脱嵌钠离子的能力，可以有效提升钠离子二次电池的比容量、循环稳定性、库伦效率和倍率性能，可满足不同条件的需求，具备广阔的应用前景。技术研发人员：董才富,王云岫,董智城,孟庆哲,蔡佳豪,张艺凡受保护的技术使用者：烟台先进材料与绿色制造山东省实验室技术研发日：技术公布日：2025/1/6