一种利用1T/2HMoSe2纳米花调控锂离子电池负极材料及制备方法

本发明属于锂离子电池，特别涉及一种利用1t/2hmose2纳米花调控锂离子电池负极材料及制备方法。

背景技术：

1、在众多锂离子电池负极材料中过渡金属二卤属化合物因其具有复杂多变的相结构和电子结构、丰富的元素储备、优异的光电性能等优势，被广泛研究。如今世界能源形势日益紧张，对高比容量和高功率密度的锂离子电池负极材料的研究愈加迫在眉睫，为过渡金属二卤属化合物材料的研究提供了广阔的发展空间。在各种过渡金属二卤属化合物中，硒化钼(mose2)因其较高的理论比容量(422mah g-1)、良好的电子导电率、优异的离子传输特性、较高的催化活性中心，成为极具潜力的锂离子电池负极材料。然而，过渡金属二卤属化合物硒化钼仍然存在一些限制，即在充放电过程中存在巨大的体积变化导致颗粒的粉化或团聚，造成电池机械粉碎，进而影响锂离子电池电化学性能。上述提及的不足，将阻碍二氧化钼作为锂离子电池负极材料的商业化应用。

2、大量研究表明，将mose2颗粒纳米化、与石墨烯、碳纳米管生物质碳等导电材料复合，可明显提高mose2作为锂离子电池负极材料的电化学性能。例如vikraman等人(dhanasekaranvikraman,sajjad hussain,k.prasanna,k.karuppasamy,jongwan jung,hyun-seok kim,facile method to synthesis hybrid phase 1t@2h mose2nanostructures for rechargeable lithium ion batteries[j].journal ofelectroanalytical chemistry 2019,833,333-339.)设计了一种简单、经济的一步法合成了纳米粒蜂窝状结构(1t@2h mose2)，在0.1a g-1的电流密度下，循环100次以后容量仍能保持在843mah g-1；嘉泉大学的hyeongi等人(hyeongi kima,quoc hai nguyen,tae kim,jaehyun hur,scalable synthesis of high-performance molybdenum diselenide-graphite nanocomposite anodes for lithium-ion batteries[j].applied surfacescience 2021,481,1196-1205.)通过高能机械铣削制备出一种mose2-石墨纳米复合材料作为一种新的高性能锂离子电池负极。在100ma g-1电流密度下循环100圈后可以保持909mah g-1的比容量，同时具有超长的循环性能，即在3.0a g-1电流密度下循环后可以保持611mah g-1的比容量。

3、尽管有关硒化钼作为锂电池负极材料一系列研究已经取得较大进展，但目前包括上述提及的文献和专利在内的大部分研究还存在制备工艺较为复杂，材料制备成本较高，量产难度较大等问题，因此限制了硒化钼在商业化中的进一步应用。

技术实现思路

1、为了克服以上现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种利用1t/2hmose2纳米花调控锂离子电池负极材料及制备方法，具有制备成本低、工艺简单、可大批量生产的、且具有稳定循环性能、优异倍率性能的特点。

2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

3、一种利用1t/2h mose2纳米花调控锂离子电池负极材料，材料呈现380nm-400nm之间的纳米片组成的圆形纳米花状结构，分层花状结构具有多维通道，层片纳米花状结构上掺杂着具有一定1t/2h相比例的mose2，极大地促进了电子的快速扩散，并增加了催化活性中心，为储存放电产物提供了广阔的空间，有利于缓解锂离子嵌入/脱嵌过程中造成的体积变化，提高材料的循环稳定性；1t相和2h相混合结构协同增强了对氧化还原反应的催化活性，并极大提高了界面电荷的移动能力，材料的导电性显著增强，材料理论比容量大大提高；纳米花状结构、1t相和2h相的协同作用能够为最终产物带来稳定的循环性能和优异的倍率性能。

4、所述电极材料在电流密度0.1a g-1，循环100圈后，比容量达到886.1mah g-1，库伦效率保持在98％；和/或电流密度1.0a g-1下，循环1105圈，比容量最高达到1272.0mah g-1，库伦效率保持在99％以上。

5、一种利用1t/2h mose2纳米花调控锂离子电池负极材料的制备方法，包括以下步骤；

6、(1)配置含钼基和硒前驱体溶液，并加入还原剂，混合搅拌至完全溶解，将溶液转移到高压釜中加热，得到前驱体溶液；

7、(2)将前驱体的液体离心，去除上层溶液，经多次洗涤后离心烘干，制得2h mose2纳米花(ms)；

8、(3)将步骤(2)得到的前驱体粉体超声处理后，再次转移到高压釜中加热，得到1t/2h mose2纳米花调控锂离子电池负极材料。

9、进一步的，所述步骤(1)中，配置溶液时，溶剂为高纯水或去离子水，体积为28ml。

10、进一步的，所述步骤(1)中，所述含钼基前驱体为钼酸钠，但不仅限于钼酸钠，也可用其他钼盐制备前驱体。

11、进一步的，所述步骤(1)中，所述含硒前驱体为二氧化硒，但不仅限于二氧化硒，也可用亚硒酸盐、亚硒酸、富硒酵母等含硒前驱体。

12、进一步的，所述步骤(1)中，提供钼元素的钼酸铵和提供硒元素的二氧化硒的质量比，按照钼酸铵:二氧化硒为1:1的比例添加。

13、进一步的，所述步骤(1)中，磁力搅拌速率为2000～9000转/分钟，搅拌时间15-20分钟。

14、进一步的，所述步骤(1)中，高压釜为50ml的高压反应釜，加热温度为180-220℃，优选为190-210℃，进一步优选为200℃；

15、进一步的，所述步骤(1)中，加热时间为24-40小时，优选30-38小时，进一步优选为36小时。

16、进一步的，所述步骤(2)中，采用离心机将制备得到的ms前驱体进行离心分离，并通过去离子水和酒精清洗，离心的转速为8000-9000转/分钟。

17、进一步的，所述步骤(2)中，烘干温度为60℃，烘干时间为12小时。

18、进一步的，所述步骤(3)中，前驱体粉体在无水乙醇中超声时间为20分钟。

19、进一步的，所述步骤(3)中，高压釜为50ml的高压反应釜，加热温度为200-240℃，优选为220℃；

20、进一步的，所述步骤(3)中，加热时间为3-20小时，优选5-15小时。

21、进一步的，所述1t/2h mose2纳米花调控锂离子电池负极材料用于制备锂离子电池。

22、本发明的有益效果。

23、本发明利用一步水热法合成策略制得部分结晶2h-mose2纳米片，并以过量的水合肼作为还原剂，利用在水热反应中，水合肼对mose2的电子注入效应，诱导产生1t相mose2，与此同时，通过调节二次水热反应温度，实现对1t/2h mose2纳米花缺陷程度的有效调控，实现相与缺陷协同优化来提高材料导电性，结合离心干燥及后续水热工艺制备出1t/2hmose2纳米花调控锂离子电池负极材料。该材料与传统材料相比，其层片状纳米花状结构可以提供更多的离子传输通道，缓解充放电过程中的mose2体积变化，提高材料的循环稳定性。由于独特的两相掺杂结构，表现出优异的电化学性能。与现有的研究相比，利用水热法、离心干燥制备的电极材料的优势在于：

24、(1)制备方法简单、可量产、可控性强，经多次试验验证，该方法制备的电极材料形貌与电化学性能具有良好的重复性，且循环性能、倍率性能等电化学性能优异。

25、(2)通过简单调控温度制备出含有不同1t/2h比例的mose2纳米花调控锂离子电池负极材料。

26、(3)利用该发明方法制备的1t/2h mose2纳米花调控锂离子电池负极材料，在制备为成品电池过程中，用料廉价，产业化成本低，同时工艺流程简单，适合规模化生产。