一种MoS₂/石墨烯复合材料及其制备方法

一种MoS₂/石墨烯复合材料及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种MoS2/石墨烯复合材料及其制备方法，所述制备方法包括：1）称取MoS2、蠕虫石墨作为原料粉体；2）将原料粉体进行球磨处理，得到所述MoS2/石墨烯复合材料。本发明公开了一种MoS2/石墨烯复合材料的制备方法，利用球磨法制备MoS2/石墨烯复合材料，不仅方法简易、成本低廉、易于宏量制备，而且得到复合材料应用与锂离子电池负极时性能优异。
【专利说明】
一种MoS2/石墨烯复合材料及其制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种复合材料领域，具体地涉及一种MoS2/石墨稀复合材料的制备方法，主要用于锂离子电池负极材料等领域。
【背景技术】
[0002]随着锂离子二次电池的广泛使用，人们的日常生活和工作对电池的要求也日益提高，如高安全性和高储能密度。克服锂离子电池的安全问题，以不燃的固体电解质代替易燃的常规液体电解质是最直接有效的途径。
[0003]目前，固体电解质中硫基固体电解质具有较高的锂离子电导率，是比较有应用前景的液体电解质替代材料。同为硫化物的负极材料与硫基固体电解质具有良好的匹配性。对于提高锂离子电池的高储能密度，目前常用的碳负极材料的容量仅为370mAh/g，远远小于现已发现的一些硫化物负极材料的容量。其中层状结构的MoS2(二硫化钼)的容量可达到1000mAh/g以上。此外，高锂离子扩散和良好导电性的特性使得MoS2具有高倍率容量，以及高循环稳定性。
[0004]不过在电池实际工作过程中，由于MoS2的体积膨胀会造成一定的容量衰减，从而影响电池的整体性能。为此，有人对MoS2进行与碳材料复合进行性能改善，其中与碳材料石墨烯形成复合负极材料后，其循环稳定性得到了大幅提升。但是不管是在之前的文献报道中[Jin Wang, Advanced Materials, 2014, 26, 7162-7169 ；Viet Hung Pham, Journal ofPower Sources2013, 244，280-286]还是专利申请中[201210437583.5，201310006171.0，201410141470.X]，MoS2与石墨烯的复合方法基本都是采用液相法，这样就造成过程复杂、成本高，重要的是不易于宏量制备。综上所述，本领域缺乏一种简易、低成本、可大规模生产的MoS2/石墨烯复合材料的制备方法。

【发明内容】

[0005]本发明旨在克服现有MoS2/石墨烯复合材料在制备方法方面的缺陷，本发明提供了一种MoS2/石墨稀复合材料的制备方法。
[0006]本发明提供了一种MoS2/石墨烯复合材料的制备方法，包括:
1)称取MoS2、婦虫石墨作为原料粉体；
2)将原料粉体进行球磨处理，得到所述MoS2/石墨烯复合材料。
[0007]较佳地，原料粉体中，MoS2、蠕虫石墨的质量比为X:1，2.5彡X彡20。
[0008]较佳地，球磨处理的工艺参数包括:
磨球与原料粉体的质量比为y: (x+1) ,4 ^ y ^ 40，球磨机转速为120—480r/分钟，球磨时间为2?24小时。
[0009]较佳地，所述MoS2/石墨稀复合材料中，石墨稀包覆在1032表面或者MoS 2纳米薄片分散在石墨烯薄片表面。
[0010]本发明还提供一种上述方法制备的MoS2/石墨稀复合材料，其中在lAh/g的倍率下，采用所述MoS2/石墨稀复合材料制备的电池容量能够达到550-600mAh/g。
[0011]本发明的有益效果:
本发明公开了一种MoS2/石墨烯复合材料的制备方法，利用球磨法制备MoS2/石墨烯复合材料，不仅方法简易、成本低廉、易于宏量制备，而且得到复合材料应用与锂离子电池负极时性能优异。
【附图说明】
[0012]图1示出了实施例1中制备的MoS2/石墨烯复合材料的扫描电镜照片；
图2示出了实施例1中制备的MoS2/石墨烯复合材料的透射电镜照片；
图3示出了实施例1中制备的MoS2/石墨烯复合材料用作负极材料时，在不同倍率下的充放电循环测试结果。
【具体实施方式】
[0013]以下结合附图和下述实施方式进一步说明本发明，应理解，附图及下述实施方式仅用于说明本发明，而非限制本发明。
[0014]为了实现简易、低成本，可宏量制备，本发明提出一种MoS2/石墨烯复合材料的制备方法，仅仅以MoS2粉体和蠕虫石墨为原料，然后经过球磨得到MoS 2/石墨烯算为复合材料。
[0015]本发明提供一种MoS2/石墨烯复合材料的制备方法，本发明制备方法操作简易、成本低廉、易于宏量制备MoS2/石墨烯复合材料。
[0016]所述石MoS2/石墨烯复合材料是由1必2粉体和蠕虫石墨经过混合球磨后得到；
所述工艺步骤为:
①、按照按质量比为X:1的比例称取MoS2和蠕虫石墨，并置于球磨罐中；
②、按y:(χ+1)的球料质量比关系投入球磨球；
③、将球磨罐封装好，在球磨机上球磨；
④、球磨结束后打开球磨罐，与球磨球分离后得到MoS2/石墨烯复合材料。
[0017]所述的质量比x:l，其中，2.5彡X彡20。
[0018]所述的球料质量比y: (x+1)，其中，4 ^ y ^ 40。
[0019]所述的球磨时间为2?24h。
[0020]得到的MoS2/石墨稀复合材料中，石墨稀均勾紧密包覆在1032表面或者MoS 2纳米薄片均匀地分散在石墨烯薄片表面。MoS2/石墨烯复合材料用作锂离子电池负极材料时，lAh/g的充放电倍率下，电池容量达到600mAh/g。
[0021]有益效果
本发明公开了一种MoS2/石墨烯复合材料的制备方法，利用球磨法制备MoS2/石墨烯复合材料，不仅方法简易、成本低廉、易于宏量制备，而且得到复合材料应用与锂离子电池负极时性能优异。
[0022]下面进一步例举实施例以详细说明本发明。同样应理解，以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。下述示例具体的工艺参数等也仅是合适范围中的一个示例，即本领域技术人员可以通过本文的说明做合适的范围内选择，而并非要限定于下文示例的具体数值。
[0023]实施例1
分别称取4g MoS2粉体和0.4g蠕虫石墨粉体，放置于球磨罐中；称取20g的球磨球，置于球磨罐中；封装好球磨罐，在球磨机上进行球磨；球磨机转速为240r/分钟，球磨20h后，打开球磨罐，分离球磨球后得到MoS2/石墨烯复合材料。
[0024]图1是得到的复合材料的扫描电镜图，可以看到蠕虫石墨完全消失；
图2是得到的复合材料的透射电镜图(a和b尺度标杆分别为0.5um和1nm)，可以看到石墨烯均匀紧密包覆在1?032表面或者MoS 2纳米薄片均匀地分散在石墨烯薄片表面。
[0025]将所得MoS2/石墨稀复合负极材料与导电剂乙炔黑、粘结剂聚偏氟乙稀按质量8:1:1混合均匀后涂覆在铜箔片制成负极片。以锂片作为对电极、Celgard 2502膜为隔膜、碳酸乙烯酯(EC) +碳酸二甲酯(DMC) +六氟磷锂(LiPF6)为电解质，组装成CR2016扣式电池。
[0026]室温条件(25±2°C)下，对电池在0.05-3.0V电压范围内进行恒电流放电测试。图3是电池在不同倍率下的充放电循环测试结果，可以看到在lAh/g的倍率下，电池容量达到600mAh/g。而MoS2/石墨烯复合负极材料中的含碳量仅为9.1 %，远小于文献20 - 40wt %，所以成品电池的净比容量增加了。
[0027]实施例2
分别称取2g MoS2粉体和0.4g蠕虫石墨粉体，放置于球磨罐中；称取20g的球磨球，置于球磨罐中；封装好球磨罐，在球磨机上进行球磨；球磨机转速为360r/分钟，球磨12h后，打开球磨罐，分离球磨球后得到MoS2/石墨烯复合材料；
组装成电池测试显示，lAh/g的倍率下电池容量达到580mAh/g。
[0028]实施例3
分别称取Ig MoS2粉体和0.4g蠕虫石墨粉体，放置于球磨罐中；称取20g的球磨球，置于球磨罐中；封装好球磨罐，在球磨机上进行球磨；球磨机转速为120r/分钟，球磨24h后，打开球磨罐，分离球磨球后得到MoS2/石墨烯复合材料；
组装成电池测试显示，lAh/g的倍率下电池容量达到580mAh/g。
[0029]实施例4
分别称取8g MoS2粉体和0.4g蠕虫石墨粉体，放置于球磨罐中；称取60g的球磨球，置于球磨罐中；封装好球磨罐，在球磨机上进行球磨；球磨机转速为450r/分钟，球磨8h后，打开球磨罐，分离球磨球后得到MoS2/石墨烯复合材料；
组装成电池测试显示，lAh/g的倍率下电池容量达到550mAh/g。
[0030]实施例5
分别称取4g MoS2粉体和0.4g蠕虫石墨粉体，放置于球磨罐中；称取120g的球磨球，置于球磨罐中；封装好球磨罐，在球磨机上进行球磨；球磨机转速为480r/分钟，球磨2h后，打开球磨罐，分离球磨球后得到MoS2/石墨烯复合材料；
组装成电池测试显示，lAh/g的倍率下电池容量达到590mAh/g。
【主权项】
1.一种MoS 2/石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括: O称取MoS2、婦虫石墨作为原料粉体； 2)将原料粉体进行球磨处理，得到所述MoS2/石墨烯复合材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，原料粉体中，MoS2、蠕虫石墨的质量比为 X:1,2.5 彡 I 彡 20。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，球磨处理的工艺参数包括: 磨球与原料粉体的质量比为7: (X+ 1)，4彡7彡40，球磨机转速为120—480r/分钟，球磨时间为2?24小时。4.根据权利要求1-3中任一所述的制备方法，其特征在于，所述MoS2/石墨稀复合材料中，石墨烯包覆在1?032表面或者MoS 2纳米薄片分散在石墨烯薄片表面。5.一种根据权利要求1-4中任一所述的制备方法制备的MoS 2/石墨稀复合材料，其特征在于，在I Ah/g的倍率下，采用所述MoS2/石墨稀复合材料制备的电池容量能够达到550-600 mAh/g0
【文档编号】H01M10/0525GK106033810SQ201510111969
【公开日】2016年10月19日
【申请日】2015年3月13日
【发明人】黄富强, 刘战强, 林天全, 唐宇峰
【申请人】中国科学院上海硅酸盐研究所