电极材料，利于提高电极的体积能量密度。
[0053] 以下实施例将结合附图对本发明作进一步的说明。
[0054] 实施例1 :
[0055] 将lg的CuS溶于50mL水，加入2g的葡萄糖，转移至100mL水热釜中，反应24h， 500°C高温煅烧10h。得到表面碳包覆硫铜化合物，将所制得的表面碳包覆硫铜化合物0. 5g 与0. 1071g乙炔黑和0. 1071g聚偏二氟乙烯（PVDF)混合均匀，加入适量N-甲基吡咯烷 酮（NMP)溶解，将浆料涂膜在铜集流体上制得电极。将此试验电极在真空烘箱中60°C干燥 12h，在高纯氩气氛手套箱中装配电池。其中电解质为lmol的双（三氟甲基）磺酰基亚胺 锂（LiTFSI)盐，溶剂为体积比1 : 1的1，2-二甲氧基乙烷（DME)与1，3-二氧戊环（D0L) 混合的溶液，锂盐浓度为lmol/L。以玻璃纤维滤纸为吸液膜，Celgard 2400膜为隔膜，金属 锂为电池负极组装成2016扣式电池。充放电条件：以相同的电流密度放电到1. 0V后再充 电到3. 0V，选择的充放电电流密度为800mA/g。
[0056] 实施例1中得到的表面碳包覆铜硫化物复合材料的电化学循环性能图参见图1。
[0057] 实施例2 :
[0058] 将lg的CuS溶于50mL水，加入1. 5g的葡萄糖，转移至100mL水热爸中，反应24h， 500°C高温煅烧10h。得到表面碳包覆硫铜化合物，将所制得的表面碳包覆硫铜化合物0. 5g 与0. 1071g乙炔黑和0. 1071g聚偏二氟乙烯（PVDF)混合均匀，加入适量N-甲基吡咯烷 酮（NMP)溶解，将浆料涂膜在铜集流体上制得电极。将此试验电极在真空烘箱中60°C干燥 12h，在高纯氩气氛手套箱中装配电池。其中电解质为lmol的双（三氟甲基）磺酰基亚胺 锂（LiTFSI)盐，溶剂为体积比1 : 1的1，2-二甲氧基乙烷（DME)与1，3-二氧戊环（D0L) 混合的溶液，锂盐浓度为lmol/L。以玻璃纤维滤纸为吸液膜，Celgard 2400膜为隔膜，金属 锂为电池负极组装成2016扣式电池。充放电条件：以相同的电流密度放电到1. 0V后再充 电到3. 0V，选择的充放电电流密度为800mA/g。
[0059] 实施例2中得到的表面碳包覆铜硫化物复合材料的电化学循环性能图参见图2。
[0060] 实施例3 :
[0061] 将lg的CuS溶于50mL水，加入lg的葡萄糖，转移至100mL水热爸中，反应24h， 500°C高温煅烧10h。得到表面碳包覆硫铜化合物，将所制得的表面碳包覆硫铜化合物0. 5g 与0. 1071g乙炔黑和0. 1071g聚偏二氟乙烯（PVDF)混合均匀，加入适量N-甲基吡咯烷 酮（NMP)溶解，将浆料涂膜在铜集流体上制得电极。将此试验电极在真空烘箱中60°C干燥 12h，在高纯氩气氛手套箱中装配电池。其中电解质为lmol的双（三氟甲基）磺酰基亚胺 锂（LiTFSI)盐，溶剂为体积比1 : 1的1，2-二甲氧基乙烷（DME)与1，3-二氧戊环（D0L) 混合的溶液，锂盐浓度为lmol/L。以玻璃纤维滤纸为吸液膜，Celgard 2400膜为隔膜，金属 锂为电池负极组装成2016扣式电池。充放电条件：以相同的电流密度放电到1. 0V后再充 电到3. 0V，选择的充放电电流密度为800mA/g。
[0062] 实施例3中得到的表面碳包覆铜硫化物复合材料的电化学循环性能图参见图3。
[0063] 对比例1 :
[0064] 将lg的CuS于500°C高温煅烧5h。将所制得的0. 5g硫铜化合物与0. 1071g乙炔 黑和0. 1071g聚偏二氟乙烯（PVDF)混合均匀，加入适量N-甲基吡咯烷酮（NMP)溶解，将浆 料涂膜在铜集流体上制得电极。将此试验电极在真空烘箱中60°C干燥12h，在高纯氩气氛 手套箱中装配电池。其中电解质为lmol的双（三氟甲基）磺酰基亚胺锂（LiTFSI)盐，溶 剂为体积比1 : 1的1，2-二甲氧基乙烧（DME)与1，3-二氧戊环（D0L)混合的溶液，锂盐 浓度为lmol/L。以玻璃纤维滤纸为吸液膜，Celgard 2400膜为隔膜，金属锂为电池负极组 装成2016扣式电池。充放电条件：以相同的电流密度放电到1. 0V后再充电到3. 0V，选择 的充放电电流密度为800mA/g。
[0065] 对比例1中合成的铜硫化物的电化学循环性能图参见图4。
[0066] 对比例2 :
[0067] 将0. 5g的CuS与0. 1071g乙炔黑和0. 1071g聚偏二氟乙烯（PVDF)混合均匀，加 入适量N-甲基吡咯烷酮（NMP)溶解，将浆料涂膜在铜集流体上制得电极。将此试验电极在 真空烘箱中60°C干燥12h，在高纯氩气氛手套箱中装配电池。其中电解质为lmol的双（三 氟甲基）磺酰基亚胺锂（LiTFSI)盐，溶剂为体积比1 : 1的1，2-二甲氧基乙烷（DME)与 1,3-二氧戊环（D0L)混合的溶液，锂盐浓度为lmol/L。以玻璃纤维滤纸为吸液膜，Celgard 2400膜为隔膜，金属锂为电池负极组装成2016扣式电池。充放电条件：以相同的电流密度 放电到1. 0V后再充电到3. 0V，选择的充放电电流密度为800mA/g。
[0068] 对比例2中铜硫化物的电化学循环性能图参见图5。
[0069] 从实施例1、2、3与对比例1、2可以看出，经过表面碳包覆后的硫铜化合物能放出 更多的容量，而且150圈后，库伦效率仍然接近100%，而对比例1中，150圈后库伦效率降 低至94%~98%。而对比例2中，该材料循环100圈后库伦效率明显降低。因此，经过碳 包覆后可以克服长时间循环由腐蚀集流体引起的库伦效率地下的问题，证明本发明提供的 方法在提尚该类材料循环性能上有实际意义。
[0070] 本发明提供一种表面碳包覆的过渡金属硫化物复合材料及其制备方法，该材料的 核心为由过渡金属硫化物构成，在其表面为一包覆碳层形成的"壳"，本发明同时还提供该 复合材料作为电极活性材料的二次电池。该复合材料由于进行表面碳包覆，其导电能力 性能大大提升，充放电比容量和倍率性能进一步提高，库伦效率和循环性能也得到明显改 善，而且材料价格低廉，制备工艺简单。用该复合材料作为二次锂电池电极材料的能量密度 高、循环性好、安全可靠，特别是倍率性能好。此外，该类材料还可应用于光学参量振荡器、 LED以及太阳能电池等方面。
【主权项】
1. 一种表面包覆碳的过渡金属硫化物，其特征在于包括核和核表面的包覆层，所述核 为过渡金属硫化物核，所述包覆层为碳包覆层。
2. 如权利要求1所述一种表面包覆碳的过渡金属硫化物，其特征在于所述过渡金属硫 化物选自铜、铁、钴、镍、锰、钛、钼过渡金属的硫化物中的至少一种。
3. 如权利要求1所述一种表面包覆碳的过渡金属硫化物，其特征在于所述包覆层按质 量百分比的含量为表面包覆碳的过渡金属硫化物总质量的0. 1 %~15%。
4. 如权利要求1所述一种表面包覆碳的过渡金属硫化物的制备方法，其特征在于其具 体步骤如下： 将过渡金属硫化物溶于水中，再加入碳源，对过渡金属硫化物进行表面碳包覆。
5. 如权利要求4所述一种表面包覆碳的过渡金属硫化物的制备方法，其特征在于所述 碳源采用无定形碳、结晶碳、导电有机碳材料中的至少一种。
6. 如权利要求4所述一种表面包覆碳的过渡金属硫化物的制备方法，其特征在于所述 表面碳包覆的方法为水热法、溶胶凝胶法、高温煅烧法中的至少一种。
7. 如权利要求1所述一种表面包覆碳的过渡金属硫化物在制备电极材料中应用。
8. 如权利要求7所述应用，其特征在于所述电极材料为电池电极材料。
9. 如权利要求1所述一种表面包覆碳的过渡金属硫化物作为电极活性材料在制备二 次电池中应用。
【专利摘要】一种表面包覆碳的过渡金属硫化物以及制备方法和应用，涉及过渡金属硫化物。所述表面包覆碳的过渡金属硫化物包括核和核表面的包覆层，所述核为过渡金属硫化物核，所述包覆层为碳包覆层。制备方法：将过渡金属硫化物溶于水中，再加入碳源，对过渡金属硫化物进行表面碳包覆。表面包覆碳的过渡金属硫化物可在制备电极材料中应用。所述电极材料可为电池电极材料等，尤其是作为电极活性材料在二次电池中的应用。导电能力性能大大提升，充放电比容量和倍率性能进一步提高，库伦效率和循环性能也得到明显改善，而且材料价格低廉，制备工艺简单。用该复合材料作为二次锂电池电极材料的能量密度高、循环性好、安全可靠，特别是倍率性能好。
【IPC分类】H01M10-0525, H01M4-38, H01M4-58
【公开号】CN104835961
【申请号】CN201510277958
【发明人】赵金保, 王昀晖, 李 赫
【申请人】厦门大学
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2015年5月27日