一种三维SnS2修饰N掺杂介孔碳的锂离子电池负极材料

摘要

本发明涉及锂离子电池技术领域，且公开了一种三维SnS2修饰N掺杂介孔碳的锂离子电池负极材料，SnS2具有独特的三维六边形纳米片结构，增加SnS2结构的稳定性，增大比表面积，缩短锂离子扩散路径，有利于暴露更多的活性位点，以炭黑M1400、六亚甲基亚胺分别为硬模板、有机模板剂，经热活化得到介孔MCM‑22分子筛，再以乙基紫同时作为碳源和氮源，通过煅烧，得到三维SnS2修饰N掺杂介孔碳，其多孔结构提供丰富的锂离子扩散路径，掺杂的氮原子提供更多的活性位点，增强锂离子电池负极材料的性能，同时SnS2生长在N掺杂介孔碳的复合结构中，有效的缓解SnS2的体积膨胀，提高SnS2负极材料的导电性和倍率性能，具有良好的循环稳定性和优异的实际比容量。

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体为一种三维SnS

背景技术

近年来，随着新能源汽车的快速发展，人们对于续航里程的要求不断提高，使得锂离子电池的电极材料向着能量密度高、使用寿命长的方向发展，其中正负极材料的储锂能力是决定锂离子电池能量密度的核心要素，目前，锂离子电池已经投入商业化使用，但其负极材料大多为石墨材料，虽然石墨的成本低、产率高、循环寿命较长，但是石墨的理论比容量较低、倍率性较差，使得人们对大容量高倍率性能的负极材料展开研究。

目前，锡基材料因为其理论比容量较高、成本较低、储量丰富等优点而走入人们的视线，SnS

虽然SnS

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种三维SnS

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种三维SnS

(1)向烧杯中加入去离子水、四氯化锡、硫脲，其中二者的物质的量比为20-30:100，将超声分散均匀，混合液装入反应釜置于烘箱中，在160-200℃下进行水热反应4-8h，冷却、过滤、洗涤并干燥，得到三维SnS

(2)向烧杯中加入硅溶胶、硫酸铝、氢氧化钠，搅拌均匀后加入炭黑M1400和六亚甲基亚胺，搅拌均匀后得到凝胶，将凝胶装入反应釜置于烘箱中，在130-170℃下进行热处理60-80h，冷却、过滤、洗涤并干燥，得到介孔MCM-22分子筛；

(3)向烧杯中加入去离子水、介孔MCM-22分子筛、乙基紫、浓硫酸、三维SnS

优选的，所述步骤(1)中烘箱包括主体，主体的底部活动连接有电机，电机的顶部活动连接有主动轮，主体的底部活动连接有输出轴，输出轴的顶部活动连接有齿轮，主体的中间活动连接有底座，底座的顶部活动连接有定位套，定位套的内部活动连接有反应釜。

优选的，所述步骤(2)中硅溶胶中的二氧化硅、硫酸铝、氢氧化钠、炭黑M1400、六亚甲基亚胺的质量比为100:15-25:5-10:80-150:40-90。

优选的，所述步骤(3)中介孔MCM-22分子筛、乙基紫、浓硫酸、三维SnS

优选的，所述步骤(3)中热处理过程为在氮气气氛下、750-850℃煅烧4-6h。

(三)有益的技术效果

与现有技术相比，本发明具备以下有益的技术效果：

该一种三维SnS

该一种三维SnS

附图说明

图1是烘箱正视剖视结构示意图；

图2是烘箱俯视剖视结构示意图；

图3是烘箱俯视结构示意图。

1、主体；2、电机；3、主动轮；4、输出轴；5、齿轮；6、底座；7、定位套；8、反应釜。

具体实施方式

为实现上述目的，本发明提供如下具体实施方式和实施例：一种三维SnS

(1)向烧杯中加入去离子水、四氯化锡、硫脲，其中二者的物质的量比为20-30:100，将超声分散均匀，混合液装入反应釜置于烘箱中，烘箱包括主体，主体的底部活动连接有电机，电机的顶部活动连接有主动轮，主体的底部活动连接有输出轴，输出轴的顶部活动连接有齿轮，主体的中间活动连接有底座，底座的顶部活动连接有定位套，定位套的内部活动连接有反应釜，在160-200℃下进行水热反应4-8h，冷却、过滤、洗涤并干燥，得到三维SnS

(2)向烧杯中加入硅溶胶、硫酸铝、氢氧化钠，搅拌均匀后加入炭黑M1400和六亚甲基亚胺，其中硅溶胶中的二氧化硅、硫酸铝、氢氧化钠、炭黑M1400、六亚甲基亚胺的质量比为100:15-25:5-10:80-150:40-90，搅拌均匀后得到凝胶，将凝胶装入反应釜置于烘箱中，在130-170℃下进行热处理60-80h，冷却、过滤、洗涤并干燥，得到介孔MCM-22分子筛；

(3)向烧杯中加入去离子水、介孔MCM-22分子筛、乙基紫、浓硫酸、三维SnS

实施例1

(1)向烧杯中加入去离子水、四氯化锡、硫脲，其中二者的物质的量比为20:100，将超声分散均匀，混合液装入反应釜置于烘箱中，烘箱包括主体，主体的底部活动连接有电机，电机的顶部活动连接有主动轮，主体的底部活动连接有输出轴，输出轴的顶部活动连接有齿轮，主体的中间活动连接有底座，底座的顶部活动连接有定位套，定位套的内部活动连接有反应釜，在160℃下进行水热反应4h，冷却、过滤、洗涤并干燥，得到三维SnS

(2)向烧杯中加入硅溶胶、硫酸铝、氢氧化钠，搅拌均匀后加入炭黑M1400和六亚甲基亚胺，其中硅溶胶中的二氧化硅、硫酸铝、氢氧化钠、炭黑M1400、六亚甲基亚胺的质量比为100:15:5:80:40，搅拌均匀后得到凝胶，将凝胶装入反应釜置于烘箱中，在130℃下进行热处理60h，冷却、过滤、洗涤并干燥，得到介孔MCM-22分子筛；

(3)向烧杯中加入去离子水、介孔MCM-22分子筛、乙基紫、浓硫酸、三维SnS

实施例2

(1)向烧杯中加入去离子水、四氯化锡、硫脲，其中二者的物质的量比为25:100，将超声分散均匀，混合液装入反应釜置于烘箱中，烘箱包括主体，主体的底部活动连接有电机，电机的顶部活动连接有主动轮，主体的底部活动连接有输出轴，输出轴的顶部活动连接有齿轮，主体的中间活动连接有底座，底座的顶部活动连接有定位套，定位套的内部活动连接有反应釜，在180℃下进行水热反应6h，冷却、过滤、洗涤并干燥，得到三维SnS

(2)向烧杯中加入硅溶胶、硫酸铝、氢氧化钠，搅拌均匀后加入炭黑M1400和六亚甲基亚胺，其中硅溶胶中的二氧化硅、硫酸铝、氢氧化钠、炭黑M1400、六亚甲基亚胺的质量比为100:20:7.5:115:65，搅拌均匀后得到凝胶，将凝胶装入反应釜置于烘箱中，在150℃下进行热处理70h，冷却、过滤、洗涤并干燥，得到介孔MCM-22分子筛；

(3)向烧杯中加入去离子水、介孔MCM-22分子筛、乙基紫、浓硫酸、三维SnS

实施例3

(1)向烧杯中加入去离子水、四氯化锡、硫脲，其中二者的物质的量比为30:100，将超声分散均匀，混合液装入反应釜置于烘箱中，烘箱包括主体，主体的底部活动连接有电机，电机的顶部活动连接有主动轮，主体的底部活动连接有输出轴，输出轴的顶部活动连接有齿轮，主体的中间活动连接有底座，底座的顶部活动连接有定位套，定位套的内部活动连接有反应釜，在170℃下进行水热反应5h，冷却、过滤、洗涤并干燥，得到三维SnS

(2)向烧杯中加入硅溶胶、硫酸铝、氢氧化钠，搅拌均匀后加入炭黑M1400和六亚甲基亚胺，其中硅溶胶中的二氧化硅、硫酸铝、氢氧化钠、炭黑M1400、六亚甲基亚胺的质量比为100:20:7:100:60，搅拌均匀后得到凝胶，将凝胶装入反应釜置于烘箱中，在140℃下进行热处理68h，冷却、过滤、洗涤并干燥，得到介孔MCM-22分子筛；

(3)向烧杯中加入去离子水、介孔MCM-22分子筛、乙基紫、浓硫酸、三维SnS

实施例4

(1)向烧杯中加入去离子水、四氯化锡、硫脲，其中二者的物质的量比为30:100，将超声分散均匀，混合液装入反应釜置于烘箱中，烘箱包括主体，主体的底部活动连接有电机，电机的顶部活动连接有主动轮，主体的底部活动连接有输出轴，输出轴的顶部活动连接有齿轮，主体的中间活动连接有底座，底座的顶部活动连接有定位套，定位套的内部活动连接有反应釜，在200℃下进行水热反应8h，冷却、过滤、洗涤并干燥，得到三维SnS

(2)向烧杯中加入硅溶胶、硫酸铝、氢氧化钠，搅拌均匀后加入炭黑M1400和六亚甲基亚胺，其中硅溶胶中的二氧化硅、硫酸铝、氢氧化钠、炭黑M1400、六亚甲基亚胺的质量比为100:25:10:150:90，搅拌均匀后得到凝胶，将凝胶装入反应釜置于烘箱中，在170℃下进行热处理80h，冷却、过滤、洗涤并干燥，得到介孔MCM-22分子筛；

(3)向烧杯中加入去离子水、介孔MCM-22分子筛、乙基紫、浓硫酸、三维SnS

对比例1

(1)向烧杯中加入去离子水、四氯化锡、硫脲，其中二者的物质的量比为35:100，将超声分散均匀，混合液装入反应釜置于烘箱中，烘箱包括主体，主体的底部活动连接有电机，电机的顶部活动连接有主动轮，主体的底部活动连接有输出轴，输出轴的顶部活动连接有齿轮，主体的中间活动连接有底座，底座的顶部活动连接有定位套，定位套的内部活动连接有反应釜，在150℃下进行水热反应3h，冷却、过滤、洗涤并干燥，得到三维SnS

(2)向烧杯中加入硅溶胶、硫酸铝、氢氧化钠，搅拌均匀后加入炭黑M1400和六亚甲基亚胺，其中硅溶胶中的二氧化硅、硫酸铝、氢氧化钠、炭黑M1400、六亚甲基亚胺的质量比为100:14:8:120:30，搅拌均匀后得到凝胶，将凝胶装入反应釜置于烘箱中，在120℃下进行热处理60h，冷却、过滤、洗涤并干燥，得到介孔MCM-22分子筛；

(3)向烧杯中加入去离子水、介孔MCM-22分子筛、乙基紫、浓硫酸、三维SnS

向N-甲基吡咯烷酮溶液中加入乙炔黑、聚偏氟乙烯、实施例和对比例中得到的三维SnS