一种二硫化钨负极材料包覆硫复合材料制备方法与流程

本发明涉及一种二硫化钨负极材料包覆硫复合材料制备方法，属于锂离子电池技术领域。

背景技术：

二硫化钨作为一种具有较大前景的材料，其应用领域很广，除了用在航天航空、汽车和碳素减磨材料等外，还可以代替石墨作为锂离子电池负极材料。虽然二硫化钨具有类石墨的片层状结构，但是要完全取代石墨作为锂电池负极仍有许多难题需要解决。一方面，二硫化钨的生产目前主要以气相沉积法制备，产率较低且存在剧毒气体硫化氢污染空气。另一方面，二硫化钨的实际比容量受诸多因素影响达不到产业化生产的质量要求。

本发明采用沉淀法制备出二硫化钨负极材料包覆硫复合材料，不但解决了环境污染问题还通过与硫复合提高了材料的实际比容量，使材料的实际比容量完全达到了目前市场所需的标准。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种二硫化钨负极材料包覆硫复合材料制备方法。本方法工艺简单、环境污染小，得到的产物粒度均匀且电化学性能优异，可以达到目前市场所需求的标准。本发明通过以下技术方案实现。

一种二硫化钨负极材料包覆硫复合材料制备方法，其具体步骤如下：

步骤1、将硫粉与四硫代钨酸铵按照质量比为1:1.5~1:4加入到去离子水中，超声搅拌至硫粉在溶液中分散均匀，然后加入盐酸溶液调节ph值至1~3，反应4~6h，产生沉淀，经过滤、洗涤、干燥得到沉淀物；

步骤2、将步骤1得到沉淀物在保护气氛下，在温度为200~300℃保温1~4h，自然冷却后得到二硫化钨负极材料包覆硫复合材料。

所述步骤1硫粉颗粒尺寸为2~5μm。

所述步骤1溶液中四硫代钨酸铵的浓度为0.2~0.6mol/l。

所述步骤1中盐酸溶液浓度为4~8mol/l。

本发明的有益效果是：

（1）本发明制备得到的二硫化钨负极材料包覆硫复合材料比容量较高，可以为大容量的锂离子电池生产提供一种可靠的负极材料。

（2）本发明的制备工艺较易控制，且在反应过程中材料的粒度可以通过控制ph值和退火保温时间控制，满足各种产品需求，且整个生产过程污染较小。

附图说明

图1是本发明实例1得到的二硫化钨负极材料包覆硫复合材料xrd图；

图2是本发明发明实例1得到的二硫化钨负极材料包覆硫复合材料制备的锂离子电池在100ma/g电流密度下的充放电曲线图；

图3是本发明发明实例1得到的二硫化钨负极材料包覆硫复合材料制备的锂离子电池在不同倍率下的循环曲线图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步说明。

实施例1

该二硫化钨负极材料包覆硫复合材料制备方法，其具体步骤如下：

步骤1、将1g硫粉与1.5g四硫代钨酸铵按照质量比为1:1.5加入到去离子水中，超声搅拌至硫粉在溶液中分散均匀，然后加入盐酸溶液（盐酸溶液浓度为4mol/l）调节ph值至1.5，反应5h，产生沉淀，经过滤、洗涤、干燥得到沉淀物；其中硫粉颗粒尺寸为2~5μm，四硫代钨酸铵的浓度为0.2mol/l；

步骤2、将步骤1得到沉淀物在保护气氛下（氮气，流量为2l/min），在温度为280℃保温2h，自然冷却后得到二硫化钨负极材料包覆硫复合材料，得到的二硫化钨负极材料包覆硫复合材料xrd图如图1所示，从图1中可以看出外层包覆材料主要晶相为二硫化钨。

将本实施例制备得到的二硫化钨负极材料包覆硫复合材料进行电化学性能测试：将复合材料粉末、乙炔黑、聚偏氟乙烯(pvdf)按质量比为8:1:1的比例混合研磨组装成cr2025扣式电池；静置24h后测试其充放电性能，具体过程为：

①将得到的二硫化钨负极材料包覆硫复合材料粉末和乙炔黑、聚偏氟乙烯(pvdf)按质量比为8:1:1的比例称取置于玛瑙研钵中，滴加适量n-甲基-2-吡咯烷酮(nmp)研磨均匀；将其涂覆在cu箔上，涂覆在cu箔上的厚度为0.15mm，再置于真空干燥箱中90℃干燥24h，然后将极片取出，作为负极。

②金属锂片作为负极和参比电极，聚丙烯微孔膜为隔膜，以1mol/lipf6+ec/dmc/emc为电解液，在充满氩气、水分含量低于2ppm的手套箱内，组装成cr2025不锈钢扣式电池；静置24h后测试其充放电性能。

本实施例制备得到的二硫化钨负极材料包覆硫复合材料制备的锂离子电池在100ma/g电流密度下的充放电曲线如图2所示，从图2中可以看出首次放电比容量为1078.5mahg^-1，50次循环后容量仍可以996.4mahg^-1容量保持率到达92.4%。本实施例得到的二硫化钨负极材料包覆硫复合材料制备的锂离子电池在不同倍率下的循环曲线图如图3所示，从图3可以看出材料的倍率性能也较为优异，在倍率变大时，循环依旧十分稳定。

实施例2

该二硫化钨负极材料包覆硫复合材料制备方法，其具体步骤如下：

步骤1、将1g硫粉与4g四硫代钨酸铵按照质量比为1:4加入到去离子水中，超声搅拌至硫粉在溶液中分散均匀，然后加入盐酸溶液（盐酸溶液浓度为8mol/l）调节ph值至1，反应4h，产生沉淀，经过滤、洗涤、干燥得到沉淀物；其中硫粉颗粒尺寸为2~5μm，四硫代钨酸铵的浓度为0.6mol/l；

步骤2、将步骤1得到沉淀物在保护气氛下（氮气，流量为2l/min），在温度为200℃保温4h，自然冷却后得到二硫化钨负极材料包覆硫复合材料。

实施例3

该二硫化钨负极材料包覆硫复合材料制备方法，其具体步骤如下：

步骤1、将1g硫粉与2.5g四硫代钨酸铵按照质量比为1:2.5加入到去离子水中，超声搅拌至硫粉在溶液中分散均匀，然后加入盐酸溶液（盐酸溶液浓度为6mol/l）调节ph值至3，反应6h，产生沉淀，经过滤、洗涤、干燥得到沉淀物；其中硫粉颗粒尺寸为2~5μm，四硫代钨酸铵的浓度为0.4mol/l；

步骤2、将步骤1得到沉淀物在保护气氛下（氮气，流量为2l/min），在温度为300℃保温1h，自然冷却后得到二硫化钨负极材料包覆硫复合材料。

以上结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种二硫化钨负极材料包覆硫复合材料制备方法，属于锂离子电池技术领域。将硫粉与四硫代钨酸铵按照质量比为1:1.5~1:4加入到去离子水中，超声搅拌至硫粉在溶液中分散均匀，然后加入盐酸溶液调节pH值至1~3，反应4~6h，产生沉淀，经过滤、洗涤、干燥得到沉淀物；将得到沉淀物在保护气氛下，在温度为200~300℃保温1~4h，自然冷却后得到二硫化钨负极材料包覆硫复合材料。本方法工艺简单、环境污染小，得到的产物粒度均匀且电化学性能优异，可以达到目前市场所需求的标准。

技术研发人员：张正富;范苏晓;徐嘉辉;任艳昆
受保护的技术使用者：昆明理工大学
技术研发日：2018.09.18
技术公布日：2019.02.12