一种l-sb2s3/mxene复合材料及其制备方法和应用
技术领域
1.本发明涉及锂离子电池负极材料技术领域，特别涉及一种 l-sb2s3/mxene复合材料及其制备方法和应用。
背景技术：
2.锂离子电池的负极材料主要是作为储锂的主题，在充放电过程中实现锂离子的嵌入和脱嵌，从锂离子的发展来看，负极材料的研究对锂离子电池的出现起着决定作用，正是由于碳材料的出现解决了金属锂电极的安全问题，从而直接导致了锂电池的应用。已经产业化的锂电池负极材料主要是各种碳材料，包括石墨化碳材料和无定型碳材料和其他的一些非碳材料。
3.硫化锑作为锂离子电池的电极材料，其高达946mah/g的理论比容量，且导电性和倍率性优良、对环境友好、储量丰富等优点使其非常适合作为下一代高能量的锂离子电池电芯的负极材料。但是硫化锑在锂离子的嵌入/嵌出过程中发生了结构重组伴随着大的体积膨胀效应，致使充放电过程中容量衰减过快，库伦效率也持续不断的降低。因此，必须在其充放电过程缓冲其产生的体积效应，从而尽可能提高其循环稳定性。二维mxene材料具有不亚于石墨烯材料的稳定性及导电性能，将其添加到硫化锑材料中，也许能有效抑制电极材料在充放电过程中的体积膨胀效应。
技术实现要素：
4.为了解决上述现有技术存在的不足，本发明目的在于提供一种 l-sb2s3/mxene复合材料，该l-sb2s3/mxene复合材料由于存在层状的mxene，可以允许大量锂离子的嵌入/嵌出，从而增大材料的比表面积，使得倍率性能得到提升，而且有效的抑制充放电过程中的容量衰减，循环性能得到大幅度改善，稳定性进一步提升。
5.本发明另一目的在于提供一种l-sb2s3/mxene复合材料及其制备方法，该方法简单、成本低、产量高，适合工业批量生产。
6.本发明再一目的在于提供一种上述l-sb2s3/mxene复合材料的应用。
7.为了达到上述目的，本发明采用以下方案：
8.一种l-sb2s3/mxene复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
9.s1.将锑盐和抗氧化剂溶解于有机溶剂中，搅拌均匀后得到溶液 a；
10.s2.往溶液a中加入mxene溶液搅拌均匀后得到溶液b；
11.s3.向溶液b中加入硫化剂，得到溶液c；
12.s4.将已经配置好的溶液c密封在体积为100ml的的聚四氟乙烯不锈钢高压釜中，并设置好加热参数进行高温水热反应，冷却至室温后，离心收集产物，用去离子水或乙醇洗涤数次，然后在60℃真空烘箱中干燥过夜，即可得到l-sb2s3/mxene复合材料。
13.优选地，所述的锑盐为硝酸锑、溴化锑、三氯化锑、硫化锑、三氯化锑、五氯化锑、硫酸锑、氢氧化锑中的一种或几种。
14.优选地，所述抗氧化剂为l-酒石酸、亚磷酸酯、2，6-二叔丁基对酚、乙醇胺、柠檬酸、丙酸、硫代丙酸、草酸、甘露醇、谷氨酸、葡萄糖醛酸中的一种或几种。
15.优选地，所述有机溶剂为乙二醇、乙醇、丙酮、甲醇、丁醇、乙酸乙酯中的一种或几种。
16.优选地，所述锑盐和抗氧化剂的质量比分别是(2～10):(20～40)，搅拌时间为1～5小时，所述mxene溶液与硫化剂的质量比为(1～8)： 1。
17.优选地，所述硫化剂为硫化钠、硫化钾、硫代丙酸胺、硫代乙酰胺、l-半胱氨酸中的一种或几种。
18.优选地，所述mxene为ti3c2t
x
、nb2ct
x
、ta4c3t
x
、v4c3t
x
中的一种或几种。
19.优选地，所述水热反应的时间温度参数分别为12～40小时和 180～240℃。
20.并且提供一种l-sb2s3/mxene复合材料，根据所述的 l-sb2s3/mxene复合材料的制备方法所制得。
21.并且提供一种l-sb2s3/mxene复合材料的应用，所述的 l-sb2s3/mxene复合材料在锂离子电池领域中的应用。
22.综上所述，本发明相对于现有技术其有益效果是：
23.本发明的l-sb2s3/mxene复合材料不仅能有效提高电池的倍率性能和循环性能，而且还能有效抑制电池在充放电过程中的体积膨胀，减弱容量衰减的速率，提高库仑效应。这是由于的由于存在层状的 mxene，可以允许大量锂离子的嵌入/嵌出，从而增大材料的比表面积，使得倍率性能得到提升，而且有效的抑制充放电过程中的容量衰减，循环性能得到大幅度改善，稳定性进一步提升。
24.本发明制作方法简单、成本低、产量高，适合工业批量生产。
具体实施方式
25.下面结合实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
26.实施例1
27.步骤1.将0.068g的六水sbcl3和l-酒石酸通过磁力搅拌溶解于乙二醇中，得到溶液a；
28.步骤2.将7ml ti3c2t
x
溶液加入溶液a中，搅拌溶2小时，标记为溶液b；
29.步骤3.往溶液b加入到l-半胱氨酸并进一步搅拌15min，标记为溶液c；
30.步骤4.将已经配置好的溶液c密封在体积为100ml的的聚四氟乙烯不锈钢高压釜中，随后置于加热炉中在210℃下水热反应18h后随炉冷却，离心收集样品后60℃正空干燥即可得到l-sb2s3/mxene复合材料。
31.实施例2
32.步骤1.将0.136g的六水sbcl3和0.6g l-酒石酸通过磁力搅拌溶解于乙二醇中，得到溶液a；
33.步骤2.将15ml ti3c2t
x
溶液加入溶液a中，搅拌溶2小时，标记为溶液b；
34.步骤3.往溶液b加入到l-半胱氨酸并进一步搅拌25min，标记为溶液c；
35.步骤4.将已经配置好的溶液c密封在体积为100ml的的聚四氟乙烯不锈钢高压釜中，随后置于加热炉中在180℃下水热反应12h后随炉冷却，离心收集样品后60℃正空干燥即可得到l-sb2s3/mxene复合材料。
36.上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合和简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
技术特征：
1.一种l-sb2s3/mxene复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：s1.将锑盐和抗氧化剂溶解于有机溶剂中，搅拌均匀后得到溶液a；s2.往溶液a中加入mxene溶液搅拌均匀后得到溶液b；s3.向溶液b中加入硫化剂，得到溶液c；s4.将已经配置好的溶液c密封在体积为100ml的的聚四氟乙烯不锈钢高压釜中，并设置好加热参数进行高温水热反应，冷却至室温后，离心收集产物，用去离子水或乙醇洗涤数次，然后在60℃真空烘箱中干燥过夜，即可得到l-sb2s3/mxene复合材料。2.根据权利要求1所述的l-sb2s3/mxene复合材料的制备方法，其特征在于，所述的锑盐为硝酸锑、溴化锑、三氯化锑、硫化锑、三氯化锑、五氯化锑、硫酸锑、氢氧化锑中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的l-sb2s3/mxene复合材料的制备方法，其特征在于，所述抗氧化剂为l-酒石酸、亚磷酸酯、2，6-二叔丁基对酚、乙醇胺、柠檬酸、丙酸、硫代丙酸、草酸、甘露醇、谷氨酸、葡萄糖醛酸中的一种或几种。4.根据权利要求1所述的l-sb2s3/mxene复合材料的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂为乙二醇、乙醇、丙酮、甲醇、丁醇、乙酸乙酯中的一种或几种。5.根据权利要求1所述的l-sb2s3/mxene复合材料的制备方法，其特征在于，所述锑盐和抗氧化剂的质量比分别是(2～10):(20～40)，搅拌时间为1～5小时，所述mxene溶液与硫化剂的质量比为(1～8)：1。6.根据权利要求1所述的l-sb2s3/mxene复合材料的制备方法，其特征在于，所述硫化剂为硫化钠、硫化钾、硫代丙酸胺、硫代乙酰胺、l-半胱氨酸中的一种或几种。7.根据权利要求1所述的l-sb2s3/mxene复合材料的制备方法，其特征在于，所述mxene为ti3c2t
x
、nb2ct
x
、ta4c3t
x
、v4c3t
x
中的一种或几种。8.根据权利要求1所述的l-sb2s3/mxene复合材料的制备方法，其特征在于，所述水热反应的时间温度参数分别为12～40小时和180～240℃。9.一种l-sb2s3/mxene复合材料，其特征在于，根据权利要求1～9任意一项所述的l-sb2s3/mxene复合材料的制备方法所制得。10.一种根据权利要求9所述的l-sb2s3/mxene复合材料的应用，其特征在于，所述的l-sb2s3/mxene复合材料在锂离子电池领域中的应用。
技术总结
本发明公开一种L-Sb2S3/Mxene复合材料及其制备方法和应用，所述L-Sb2S3/Mxene复合材料是将锑盐和抗氧化剂溶解于有机溶剂中，搅拌均匀后取适量的Mxene溶液加入到上述悬浮液中继续搅拌一段时间，接下来向混合液加入硫化剂继续搅拌均匀，最后将已经配置好的混合液密封在体积为100ml的的聚四氟乙烯不锈钢高压釜中，并设置好加热参数进行高温水热反应。冷却至室温后，离心收集产物，用去离子水或乙醇洗涤数次，然后在60℃真空烘箱中干燥过夜，即可得到L-Sb2S3/Mxene复合材料。由于MXene二维材料具有优异的导电性，有利于电子离子的传输，故而L-Sb2S3/Mxene复合材料表现出优异的电化学性能。学性能。
技术研发人员：闵永刚 李越珠 刘屹东
受保护的技术使用者：慧迈材料科技（广东）有限公司
技术研发日：2022.09.02
技术公布日：2022/12/1