本发明涉及电池材料技术领域，特别涉及一种钠离子电池负极不锈钢网负载二硫化钼纳米片的制备方法及其应用。
背景技术：
随着大规模智能电网的快速发展，以及电动汽车的推广引用，锂离子电池无法满足人们日益增长的需求，而钠离子分布广泛，开发成本低廉，其电池更有低成本、高安全性的特点，因此钠离子电池(sib)被认为是非常有发展潜力的二次电池体系。目前，世界上一些电池技术较为先进的国家已将钠离子电池技术列为一个重要的基础性和前瞻性研究领域，并作为未来重点关注的储能电池技术发展方向。积极探索比容量高、循环寿命长、安全性能好、温度使用范围宽的新型钠离子电池负极材料体系，已经成为国际上研发高性能钠离子二次电池电极材料的共性问题。
技术实现要素：
为了解决以上技术问题，本发明的目的在于提供一种钠离子电池负极不锈钢网负载二硫化钼纳米片的制备方法及其应用，该材料原料廉价易得，制备条件不苛刻，方法操作简单，主要采用简单的水热合成法，且直接使用不锈钢网作为集流体，既省去了涂片的工艺，又降低了黏合剂对导电性能的影响，具有较高的实用价值，且工艺流程短，十分适合工业化使用。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种钠离子电池负极不锈钢网负载二硫化钼纳米片的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：
将钼酸钠、硫脲和聚乙二醇按照25:(12～30):1的质量比例溶解于去离子水中，得到混合液；
步骤二：
将步骤一中所得混合液在磁力搅拌器上搅拌均匀直至溶液呈透明状；
步骤三：
使用超声波清洗仪洗涤不锈钢网，使其表面呈现金属光泽，然后剪切为1cm×3cm不锈钢网条；
步骤四：
将步骤二中搅拌均匀的呈透明状溶液转移到干净干燥的反应釜中，并加入步骤三所清洗的不锈钢网，将反应釜放置在烘箱中，在一定温度下水热反应一定时间，反应结束后则得到表面呈现黑色的不锈钢网负载二硫化钼纳米片；
步骤五：
将步骤四中所得的黑色不锈钢网负载二硫化钼纳米片用去离子水冲洗3次；
步骤六：
将去离子水冲洗后的黑色不锈钢网负载二硫化钼纳米片置于70℃烘箱中12小时后得到最终产品不锈钢网负载二硫化钼纳米片。
所述的不锈钢网负载二硫化钼纳米片可直接用于钠离子电池负极材料。
所述的步骤一中钼源与硫源的摩尔比为1:(1～3)。
所述的步骤一中硫脲浓度为每32.5ml溶液中0.1-0.4g硫脲。
所述的步骤一中每32.5ml聚乙二醇溶液中含有0.01聚乙二醇。
所述的步骤二中磁力搅拌30min。
所述的步骤四中水热反应温度为160～200℃，所述的步骤四中水热反应时间为6～24小时。
所述的步骤一中的钼酸钠为钼源，所述的步骤一中的硫脲为硫源。
所述的不锈钢网负载二硫化钼纳米片中二硫化钼纳米片的形式团簇成直径为2～3微米的花状团簇附着在不锈钢网基体上，其中单片二硫化钼纳米片的厚度在10纳米以下。
所述的不锈钢网负载二硫化钼纳米片的应用，将负载有二硫化钼纳米片的不锈钢网冲成直径为8mm圆片作为活性物质电极，金属钠作为对电极，电解液为1m六氟磷酸钠的碳酸乙烯酯(ec)与碳酸二甲酸(dmc)的溶液(ec与dmc的体积比为1：1)，聚丙烯微孔膜为电池隔膜，组装为扣式电池，组装好的扣式电池静置24小时后，电压为0.01v～2.6v，电流密度50ma/g。
本发明的有益效果：
本发明所制备的不锈钢网负载二硫化钼纳米片，不锈钢网导电性好，利于电子的传输，可直接作为集流体，作为负极材料，无需粘结剂和导电剂，而且省去了涂片的工艺。另外，二硫化钼作为钠离子电池负极材料本身具有较高的比容量，而超薄的二硫化钼纳米片由于具有离子传输路径短的优势从而具有更高比容量。同时，本发明所涉及的制备方法简单、原料储备丰富、成本低，具有良好的工业化前景。
附图说明
图1为本发明制备的不锈钢网负载二硫化钼纳米片低倍sem图。
图2为本发明制备的不锈钢网负载二硫化钼纳米片的高倍sem图。
图3为本发明制备的不锈钢网负载二硫化钼纳米片的xrd图谱。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1
1)分别称量0.250gna2moo4·2h2o、0.239g硫脲和0.01g聚乙二醇，然后溶解在32.5ml去离子水中得到溶液a；
2)将溶液a在磁力搅拌器上搅拌30分钟直至溶液呈透明状；
3)使用超声波清洗仪洗涤不锈钢网，使其表面呈现金属光泽，然后裁剪为1cm×3cm不锈钢网条；
4)将裁剪的不锈钢网与溶液a同时转移到干净干燥的反应釜中，在160℃下水热反应12小时，反应结束后得到表面呈现黑色的不锈钢网负载二硫化钼纳米片；
5)将4)中得到的黑色不锈钢网负载二硫化钼纳米片用去离子水冲洗3次；
6)将5)中冲洗后的黑色黑色不锈钢网负载二硫化钼纳米片置于70℃烘箱中12小时后得到最终产品不锈钢网负载二硫化钼纳米片。
不锈钢网负载二硫化钼纳米片的应用，将负载有二硫化钼纳米片的不锈钢网冲成直径为8mm圆片作为活性物质电极，金属钠作为对电极，电解液为1m六氟磷酸钠的碳酸乙烯酯(ec)与碳酸二甲酸(dmc)的溶液(ec与dmc的体积比为1：1)，聚丙烯微孔膜为电池隔膜，组装为扣式电池，组装好的扣式电池静置24小时后，在landct2100a进行电化学性能测试。电压为0.01v～2.6v，电流密度50ma/g。
实施例2
1)分别称量0.250gna2moo4·2h2o、0.20g硫脲和0.01g聚乙二醇，然后溶解在32.5ml去离子水中得到溶液a；
2)将溶液a在磁力搅拌器上搅拌30分钟直至溶液呈透明状；
3)使用超声波清洗仪洗涤不锈钢网，使其表面呈现金属光泽，然后裁剪为1cm×3cm不锈钢网条；
4)将裁剪的不锈钢网与溶液a同时转移到干净发干燥的反应釜中，在160℃下下水热反应12小时，反应结束后得到表面呈现黑色的不锈钢网负载二硫化钼纳米片；
5)将4)中得到的黑色不锈钢网负载二硫化钼纳米片用去离子水冲洗3次；
6)将5)中冲洗后的黑色不锈钢网负载二硫化钼纳米片置于70℃烘箱中12小时后得到最终产品不锈钢网负载二硫化钼纳米片。
不锈钢网负载二硫化钼纳米片的应用，将负载有二硫化钼纳米片的不锈钢网冲成直径为8mm圆片作为活性物质电极，金属钠作为对电极，电解液为1m六氟磷酸钠的碳酸乙烯酯(ec)与碳酸二甲酸(dmc)的溶液(ec与dmc的体积比为1：1)，聚丙烯微孔膜为电池隔膜，组装为扣式电池，组装好的扣式电池静置24小时后，在landct2100a进行电化学性能测试。电压为0.01v～2.6v，电流密度50ma/g。
实施例3
1)分别称量0.250gna2moo4·2h2o、0.2268g硫脲和0.01g聚乙二醇，然后溶解在32.5ml去离子水中得到溶液a；
2)将溶液a在磁力搅拌器上搅拌30分钟直至溶液呈透明状；
3)使用超声波清洗仪洗涤不锈钢网，使其表面呈现金属光泽，然后裁剪为1cm×3cm不锈钢网条；
4)将裁剪的不锈钢网与溶液a同时转移到干净干燥的反应釜中，在160℃下下水热反应12小时，反应结束后得到表面呈现黑色的不锈钢网负载二硫化钼纳米片；
5)将4)中得到的黑色不锈钢网负载二硫化钼纳米片用去离子水冲洗3次；
6)将5)中冲洗后的的黑色不锈钢网负载二硫化钼纳米片置于70℃烘箱中12小时后得到最终产品不锈钢网负载二硫化钼纳米片。
不锈钢网负载二硫化钼纳米片的应用，将负载有二硫化钼纳米片的不锈钢网冲成直径为8mm圆片作为活性物质电极，金属钠作为对电极，电解液为1m六氟磷酸钠的碳酸乙烯酯(ec)与碳酸二甲酸(dmc)的溶液(ec与dmc的体积比为1：1)，聚丙烯微孔膜为电池隔膜，组装为扣式电池，组装好的扣式电池静置24小时后，在landct2100a进行电化学性能测试。电压为0.01v～2.6v，电流密度50ma/g。
实施例4
1)分别称量0.2359gna2moo4·2h2o、0.2226g硫脲和0.01g聚乙二醇，然后溶解在32.5ml去离子水中得到溶液a；
2)将溶液a在磁力搅拌器上搅拌30分钟直至溶液呈透明状；
3)使用超声波清洗仪洗涤不锈钢网，使其表面呈现金属光泽，然后裁剪为1cm×3cm不锈钢网条；
4)将裁剪的不锈钢网与溶液a同时转移到干净干燥的反应釜中，在180℃下下水热反应12小时，反应结束后得到表面呈现黑色的不锈钢网负载二硫化钼纳米片；
5)将4)中得到的黑色不锈钢网负载二硫化钼纳米片用去离子水冲洗3次；
6)将5)中冲洗后的黑色不锈钢载体置于70℃烘箱中12小时后得到最终产品不锈钢网负载二硫化钼纳米片。
不锈钢网负载二硫化钼纳米片的应用，将负载有二硫化钼纳米片的不锈钢网冲成直径为8mm圆片作为活性物质电极，金属钠作为对电极，电解液为1m六氟磷酸钠的碳酸乙烯酯(ec)与碳酸二甲酸(dmc)的溶液(ec与dmc的体积比为1：1)，聚丙烯微孔膜为电池隔膜，组装为扣式电池，组装好的扣式电池静置24小时后，在landct2100a进行电化学性能测试。电压为0.01v～2.6v，电流密度50ma/g。
实施例5
1)分别称量0.2359gna2moo4·2h2o、0.30g硫脲和0.01g聚乙二醇，然后溶解在32.5ml去离子水中得到溶液a；
2)将溶液a在磁力搅拌器上搅拌30分钟直至溶液呈透明状；
3)使用超声波清洗仪洗涤不锈钢网，使其表面呈现金属光泽，然后裁剪为1cm×3cm不锈钢网条；
4)将裁剪的不锈钢网与溶液a同时转移到干净干燥的反应釜中，在200℃下下水热反应12小时，反应结束后得到表面呈现黑色的不锈钢网负载二硫化钼纳米片；
5)将4)中得到的黑色不锈钢网负载二硫化钼纳米片用去离子水冲洗3次；
6)将5)中冲洗后的黑色不锈钢网负载二硫化钼纳米片置于70℃烘箱中12小时后得到最终产品不锈钢网负载二硫化钼纳米片。
不锈钢网负载二硫化钼纳米片二硫化钼纳米片的应用，将负载有二硫化钼纳米片的不锈钢网冲成直径为8mm圆片作为活性物质电极，金属钠作为对电极，电解液为1m六氟磷酸钠的碳酸乙烯酯(ec)与碳酸二甲酸(dmc)的溶液(ec与dmc的体积比为1：1)，聚丙烯微孔膜为电池隔膜，组装为扣式电池，组装好的扣式电池静置24小时后，在landct2100a进行电化学性能测试。电压为0.01v～2.6v，电流密度50ma/g。
实施例6
1)分别称量0.2359gna2moo4·2h2o·2h2o、0.30g硫脲和0.01g聚乙二醇，然后溶解在32.5ml去离子水中得到溶液a；
2)将溶液a在磁力搅拌器上搅拌30分钟直至溶液呈透明状；
3)使用超声波清洗仪洗涤不锈钢网，使其表面呈现金属光泽，然后裁剪为1cm×3cm不锈钢网条；
4)将裁剪的不锈钢网与溶液a同时转移到干净干燥的反应釜中，在200℃下下水热反应24小时，反应结束后得到表面呈现黑色的不锈钢网负载二硫化钼纳米片；
5)将4)中得到的黑色不锈钢网负载二硫化钼纳米片用去离子水冲洗3次；
6)将5)中冲洗后的黑色不锈钢网负载二硫化钼纳米片置于70℃烘箱中12小时后得到最终产品不锈钢网负载二硫化钼纳米片。
不锈钢网负载二硫化钼纳米片的应用，将负载有二硫化钼纳米片的不锈钢网冲成直径为8mm圆片作为活性物质电极，金属钠作为对电极，电解液为1m六氟磷酸钠的碳酸乙烯酯(ec)与碳酸二甲酸(dmc)的溶液(ec与dmc的体积比为1：1)，聚丙烯微孔膜为电池隔膜，组装为扣式电池，组装好的扣式电池静置24小时后，在landct2100a进行电化学性能测试。电压为0.01v～2.6v，电流密度50ma/g。
本发明中制备的不锈钢网负载二硫化钼纳米片负极材料包含不锈钢网和二硫化钼纳米片团簇，不锈钢网在组装电池过程中可以同时作为集流体与导电剂，从而避免添加粘结剂对电池容量的影响。二硫化钼主要以二硫化钼纳米片的形式团簇成直径为2～3微米的花状团簇附着在不锈钢网基体上，其中单片二硫化钼纳米片的厚度在10纳米以下。这种超博的纳米片能够有效缩短钠离子传输路径从而有效提高电池比容量。
与硅基、锡基、锗基等高比容量电池负极材料相比，二硫化钼负极材料的优势体现为嵌钠前后体系膨胀率低(在a轴与c轴仅存在约5％的膨胀率)，循环稳定性高，具有钠离子快速扩散和良好导电性所决定的高倍速容量。超薄二硫化钼纳米片由于具有离子传输路径短，与电解液接触接触面积大作为钠离子电池负极材料具有更高的比容量。不锈钢网由于本身优异的导电性，在钠离子电池中可以同时作为集流体和负载活性负极材料的基体。而且不锈钢网负载二硫化钼纳米片活性负极材料能够避免涂片及添加粘结剂等繁琐的工艺。
基于以上，本发明不锈钢网负载二硫化钼纳米片二硫化钼超薄纳米片作为钠离子电池负极材料具有无需涂片、添加粘结剂以及比容量等优势。
如图1所示，从图中可以看出二硫化钼纳米片组成的团簇均匀分散在不锈钢网基底上。
如图2所示，从图中可以看出二硫化钼主要以厚度为10纳米以下的超薄纳米片的形式团簇成直径为2-3微米的球状均匀附着在不锈钢网基底上。
如图3所示，其中插图为2theta角度为30-40度的xrd局部放大图。从xrd图谱中可以看出，不锈钢网负载二硫化钼纳米片二硫化钼纳米片主要有纯的不锈钢网和纯的二硫化钼两种物相组成。2theta角度分别为33.0,34.0和38.4位置处分别是二硫化钼(101)、(012)和(104)晶面(标准卡片号为：pdf#17-0744)。