二硫化鐵復合負極材料、制備方法以及電池技術

本發明專利技術揭示一種二硫化鐵復合負極材料、制備方法以及電池，所述二硫化鐵復合負極材料包括核?殼結構，所述核包括二硫化鐵，所述殼包括導電聚合物，所述導電聚合物包覆在所述二硫化鐵表面。本發明專利技術的二硫化鐵復合負極材料，在二硫化鐵表面包覆導電聚合物層，導電聚合物層一方面可以提高二硫化鐵的導電性，另一方面導電聚合物層具有一定的韌性，可以緩沖二硫化鐵在充放電過程中的體積膨脹，從而顯著提高電池的循環穩定性。

Ferric disulfide composite anode materials, preparation methods and batteries

The invention discloses an iron disulfide composite negative material, a preparation method and a battery. The iron disulfide composite negative material comprises a core-shell structure, the core comprises iron disulfide, the shell comprises conductive polymer, and the conductive polymer is coated on the surface of the iron disulfide. The composite iron disulfide negative electrode material of the present invention is coated with conductive polymer layer on the surface of iron disulfide. On the one hand, the conductive polymer layer can improve the conductivity of iron disulfide, on the other hand, the conductive polymer layer has certain toughness, which can buffer the volume expansion of iron disulfide during charging and discharging process, thereby significantly improving the cycle stability of the battery.

【技術實現步驟摘要】
二硫化鐵復合負極材料、制備方法以及電池
本專利技術涉及新能源
，具體涉及二硫化鐵復合負極材料、制備方法以及電池。
技術介紹
目前解決二硫化鐵循環穩定性差的方法主要包括優化截止電壓、減小二硫化鐵的顆粒尺寸，采用這些方法雖然能緩解二硫化鐵在充放電過程中的體積膨脹，提高了電池的循環穩定性。但是采用這些方法并不能同時提高負極的導電性；此外，減小二硫化鐵的尺寸到納米級別，不利于工業化生產中的制漿過程?，F有技術中有將二硫化鐵與碳材料復合制備二硫化鐵/碳復合材料，可以改善二硫化鐵材料的導電性并且緩解其體積效應。但是由于二硫化鐵在空氣加熱(600～700℃)易分解，故不能采用工業化生產常用的葡萄糖、蔗糖、瀝青等熱分解(700℃以上)的方法包碳。目前多采用多孔碳包覆在鐵顆粒上，再通過高溫使硫蒸發經過多孔碳與鐵反應以制備出碳包覆的二硫化鐵復合材料。這種方法工藝復雜、反應條件要求高，成本較高，不利于商業化生產。
技術實現思路
本專利技術的主要目的為提供一種二硫化鐵復合負極材料、制備方法以及電池，旨在解決現有技術中提高二硫化鐵導電性并緩解其體積效應的工藝復雜且成本較高的問題。本專利技術提出一種二硫化鐵復合負極材料，所述二硫化鐵復合負極材料包括核-殼結構，所述核包括二硫化鐵，所述殼包括導電聚合物，所述導電聚合物包覆在所述二硫化鐵表面。進一步地，所述二硫化鐵的顆粒尺寸范圍包括1μm～5μm，所述導電聚合物層的厚度范圍包括5nm～50nm。進一步地，所述導電聚合物包括聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩中的一種。本專利技術還提出了一種二硫化鐵復合負極材料的制備方法，用于制備上述任一項所述二硫化鐵復合負極材料，包括步驟：將二硫化鐵按照第一質量比加入到指定溶劑中，再加入一定量的弱酸溶液調節pH值小于7，經超聲分散后得到第一混合液；在指定溫度下，將導電聚合物單體按照第二質量比加入到所述第一混合液中，以第一指定轉速進行攪拌，得到第二混合液，然后將引發劑按照第三質量比加入到處于攪拌狀態的所述第二混合液中，加入一定量的所述弱酸溶液調節pH值小于7，持續攪拌第一指定時間，得到反應產物；其中，所述第二質量比指所述導電聚合物單體與所述二硫化鐵的質量比，所述第三質量比指所述引發劑和所述導電聚合物單體的質量比；將所述反應產物過濾、洗滌后，以第一指定烘干工藝進行干燥，得到所述二硫化鐵復合負極材料。進一步地，所述將二硫化鐵按照第一質量比加入到指定溶劑中，再加入一定量的弱酸溶液調節pH值小于7，經超聲分散后得到第一混合液的步驟前，還包括：將乙二醇和N,N-二甲基甲酰胺按照第一體積比進行混合，得到第三混合液，將鐵源按照指定鐵源濃度加入所述第三混合液中，并以第二指定轉速持續攪拌第二指定時間，得到鐵源溶液；其中，所述指定鐵源濃度是指所述鐵源質量與所述第三混合液體積的比值；將硫源和尿素分別按照第一摩爾比和第二摩爾比加入處于攪拌狀態的所述鐵源溶液中，持續攪拌第三指定時間，得到鐵源和硫源混合溶液；其中，所述第一摩爾比指所述鐵源和所述硫源的摩爾比，所述第二摩爾比指所述鐵源和所述尿素的摩爾比；將所述鐵源和硫源混合溶液以指定水熱條件進行反應，得到水熱產物；將所述水熱產物過濾、洗滌后，以第二指定烘干工藝進行干燥，得到二硫化鐵。進一步地，所述鐵源包括氯化亞鐵、硝酸亞鐵、硫酸亞鐵中的一種或多種；所述硫源包括單質硫、硫脲中的一種或多種；所述第一摩爾比包括1:6～1:10；所述第二摩爾比包括1:5～1:9；所述指定水熱條件包括，在150℃～180℃下水熱反應8h～14h。進一步地，所述指定溶劑包括去離子水、一氯甲烷中的一種或多種；所述弱酸包括草酸、醋酸、檸檬酸中的一種或多種；所述導電聚合物單體包括苯胺、吡咯、噻吩中的一種；所述引發劑包括過硫酸銨、氯化亞鐵中的一種或多種。進一步地，所述第二質量比包括0.5:1～1:1；所述第三質量比包括3.2:1～4:1。進一步地，所述指定溫度包括0℃～5℃，所述第一指定時間包括6h～8h。本專利技術還提出了一種電池，包括正極、負極、隔離膜和電解液，所述負極采用上述任一項所述的二硫化鐵復合負極材料。本專利技術的有益效果：本專利技術的二硫化鐵復合負極材料，在二硫化鐵表面包覆導電聚合物層，導電聚合物層一方面可以提高二硫化鐵的導電性，另一方面導電聚合物層具有一定的韌性，可以緩沖二硫化鐵在充放電過程中的體積膨脹，從而顯著提高電池的循環穩定性。進一步地，本專利技術二硫化鐵復合負極材料中二硫化鐵的顆粒尺寸為微米級別，有利于生產制漿過程的分散，且制備工藝簡單，反應條件要求不高，成本較低，有利于工業化生產。附圖說明圖1是本專利技術一實施例中二硫化鐵復合負極材料的制備方法流程示意圖；圖2是本專利技術一實施例中二硫化鐵的制備方法流程示意圖；圖3是本專利技術一實施例中二硫化鐵復合負極材料的XRD圖；圖4是本專利技術一實施例中二硫化鐵復合負極材料的SEM圖；圖5是本專利技術一實施例中二硫化鐵復合負極材料的TEM圖；圖6是本專利技術一實施例中扣式鋰離子電池的循環性能測試結果(其中空心星形指示庫倫效率，與圖中右側坐標對應；實心圓形指示克容量，與圖中左側坐標對應)；圖7是本專利技術一實施例中扣式鈉離子電池的循環性能測試結果(其中空心星形指示庫倫效率，與圖中右側坐標對應；實心圓形指示克容量，與圖中左側坐標對應)；圖8是本專利技術對比例1中扣式鋰離子電池的循環性能測試結果(其中空心星形指示庫倫效率，與圖中右側坐標對應；實心圓形指示克容量，與圖中左側坐標對應)；圖9是本專利技術對比例1中扣式鈉離子電池的循環性能測試結果(其中空心星形指示庫倫效率，與圖中右側坐標對應；實心圓形指示克容量，與圖中左側坐標對應)。本專利技術目的的實現、功能特點及優點將結合實施例，參照附圖做進一步說明。具體實施方式下面將結合本專利技術實施例中的附圖，對本專利技術實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本專利技術的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本專利技術中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本專利技術保護的范圍。另外，在本專利技術中如涉及“第一”、“第二”等的描述僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示其相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括至少一個該特征。另外，各個實施例之間的技術方案可以相互結合，但是必須是以本領域普通技術人員能夠實現為基礎，當技術方案的結合出現相互矛盾或無法實現時應當認為這種技術方案的結合不存在，也不在本專利技術要求的保護范圍之內。本專利技術實施例提出一種二硫化鐵復合負極材料，所述二硫化鐵復合負極材料包括核-殼結構，所述核包括二硫化鐵，所述殼包括導電聚合物，所述導電聚合物包覆在所述二硫化鐵表面。本實施例的二硫化鐵復合負極材料，在二硫化鐵表面包覆導電聚合物層，導電聚合物層一方面可以提高二硫化鐵的導電性，另一方面導電聚合物層具有一定的韌性，可以緩沖二硫化鐵在充放電過程中的體積膨脹，從而顯著提高電池的循環穩定性。進一步地，所述二硫化鐵的顆粒尺寸范圍包括1μm～5μm，所述導電聚合物層的厚度范圍包括5nm～50nm。本實施例中，二硫化鐵復合負極材料中二硫化鐵的顆粒尺寸為微米級別，包覆后的復合負極材料的粒徑也是微米級別，在生產制漿過程中有利于復合負極材料在漿料中本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種二硫化鐵復合負極材料，其特征在于，所述二硫化鐵復合負極材料包括核?殼結構，所述核包括二硫化鐵，所述殼包括導電聚合物，所述導電聚合物包覆在所述二硫化鐵表面。

【技術特征摘要】
1.一種二硫化鐵復合負極材料，其特征在于，所述二硫化鐵復合負極材料包括核-殼結構，所述核包括二硫化鐵，所述殼包括導電聚合物，所述導電聚合物包覆在所述二硫化鐵表面。2.如權利要求1所述的二硫化鐵復合負極材料，其特征在于，所述二硫化鐵的顆粒尺寸范圍包括1μm～5μm，所述導電聚合物層的厚度范圍包括5nm～50nm。3.如權利要求1所述的二硫化鐵復合負極材料，其特征在于，所述導電聚合物包括聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩中的一種。4.一種二硫化鐵復合負極材料的制備方法，用于制備權利要求1～3任一項所述二硫化鐵復合負極材料，其特征在于，包括步驟：將二硫化鐵按照第一質量比加入到指定溶劑中，再加入一定量的弱酸溶液調節pH值小于7，經超聲分散后得到第一混合液；在指定溫度下，將導電聚合物單體按照第二質量比加入到所述第一混合液中，以第一指定轉速進行攪拌，得到第二混合液，然后將引發劑按照第三質量比加入到處于攪拌狀態的所述第二混合液中，加入一定量的所述弱酸溶液調節pH值小于7，持續攪拌第一指定時間，得到反應產物；其中，所述第二質量比指所述導電聚合物單體與所述二硫化鐵的質量比，所述第三質量比指所述引發劑和所述導電聚合物單體的質量比；將所述反應產物過濾、洗滌后，以第一指定烘干工藝進行干燥，得到所述二硫化鐵復合負極材料。5.如權利要求4所述的二硫化鐵復合負極材料的制備方法，其特征在于，所述將二硫化鐵按照第一質量比加入到指定溶劑中，再加入一定量的弱酸溶液調節pH值小于7，經超聲分散后得到第一混合液的步驟前，還包括：將乙二醇和N,N-二甲基甲酰胺按照第一體積比進行混合，得到第三混合液，將鐵源按照指定鐵源濃度加入所述第三混合液中，并...

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳媛媛，褚春波，張耀，梁銳，王威，王明旺，
申請(專利權)人：欣旺達電子股份有限公司，
類型：發明
國別省市：廣東,44