一种简单球磨法制备高容量TaS2纳米片锂离子电池负极材料的方法

本发明涉及一种tas2纳米片锂离子电池负极材料的方法，具体涉及一种简单球磨法制备高容量tas2纳米片锂离子电池负极材料的方法，属于锂离子电池负极材料。

背景技术：

1、随着传统化石能源的不断消耗，资源和环境污染问题不断加剧，探索清洁、高效的可持续新能源技术和新能源材料变得日益迫切。锂离子电池作为高效的电化学储能装置，在社会生活得到日益普遍的应用，尤其是便携式电子设备和电动汽车领域，使得锂离子电池日益成为人们生产生活中不可或缺的一部分。其中，锂离子电池主要由正极材料，负极材料，隔膜，电解液以及封装部件几方面组成。其中电池的性能主要决定于电极材料。目前商用的锂离子电池负极材料主要是石墨和钛酸锂。这些商用负极材料由于一些优势被使用，但都存在一些不可忽视的问题。例如：石墨的理论容量低(372mahg-1)，充/放电过程中会发生较大的体积变化使得循环性能和倍率性能较差，以及较低的电压平台会引起一些安全隐患；钛酸锂的理论容量较低(175mahg-1)，以及电压平台过高，会严重降低全电池的能量密度。因此，探索具有高容量，优异的循环性能和倍率性能，以及安全合适的电压平台的锂离子电池负极材料是当前锂离子电池重要的研究内容之一。

2、近来，过渡金属二硫族化合物作为锂离子电池负极材料时，由于其独特的层状结构和高的理论容量，引起研究学者们广泛的关注。其中，已有理论计算研究表明，tas2由于高的导电性和强的结构稳定性，是一种理想的锂离子电池负极材料。另外，tas2具有较高的理论容量，大约390mahg-1，高于商业石墨和钛酸锂材料。此外，由于独特的层状结构，层间距约以及弱的层间范德瓦尔斯作用力使得锂离子可以快速嵌入/脱嵌，并且在充/放电过程中的体积变化远小于石墨。然而，tas2本身上百微米量级的尺寸将会影响锂离子的扩散并且难以缓解充/放电过程中造成的体积应力，限制了其在锂离子电池负极材料中的进一步应用。

3、材料纳米化策略被普遍用来改善锂离子的存储和传输行为。已有许多文献报道，通过水热法或者模板法合成许多纳米结构的二硫族化合物材料，获得了改善的电化学性能。但是由于过程较为复杂，成本高，污染大等一系列问题，使其应用受到限制。因此，探索一种简单、高效、成本低以及环境友好的制备方法，并获得优异的储锂性能具有重要的研究意义。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种简单球磨法制备高容量tas2纳米片锂离子电池负极材料的方法，所制备的tas2纳米片作为锂离子电池负极材料时，表现出高的比容量以及优异的循环性能和倍率性能，在0.1ag-1的电流密度下，经过300次循环后可逆容量仍能达到484.9mahg-1，表现出优异的循环性能，在5ag-1大电流密度下，仍能传递40.2mahg-1的比容量，呈现出优异的倍率性能。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种简单球磨法制备高容量tas2纳米片锂离子电池负极材料的方法，包括以下步骤：

4、s1、将ta粉和s粉混合后真空密封处理；

5、s2、真空密封处理后加热至1173k，然后以4k/h速率降温至673k，并迅速降至室温，得到tas2微米片；

6、s3、将tas2微米片球磨处理得到tas2纳米片；

7、在上述技术方案的基础上，本发明还有如下进一步的限定：

8、进一步，步骤s1中所述ta粉和s粉和混合的化学计量之比为1:2。

9、进一步，步骤s3中所述球磨的转速为400r/min，时间为6-36h，优选为12h。

10、本发明的有益效果在于，该制备方法工艺简单，成本低，环境友好，可有望实现工业化生产，满足商业需求，所制备的tas2纳米片用作锂离子电池负极材料时，表现出优异的储锂性能，明显高于目前的商用石墨和钛酸锂等。

技术特征：

1.一种简单球磨法制备高容量tas2纳米片锂离子电池负极材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s1中所述ta粉和s粉和混合的化学计量之比为1:2。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s3中所述球磨的转速为400r/min，时间为6-36h。

技术总结
本发明公开了简单球磨法制备高容量TaS<subgt;2</subgt;纳米片锂离子电池负极材料的方法，首先是通过固相法制备TaS<subgt;2</subgt;微米片材料，然后将获得的TaS<subgt;2</subgt;微米片进行球磨处理，获得TaS<subgt;2</subgt;纳米片材料。本发明制备的TaS<subgt;2</subgt;纳米片材料在用作锂离子电池负极材料时，由于其具有更大的层间距，使得电极材料在锂离子嵌入/脱出过程中的体积变化得到有效缓解，另外TaS<subgt;2</subgt;较高的导电性促进了锂离子和电子的快速转移，以及较小的纳米片结构有效缩短了Li<supgt;+</supgt;的扩散距离，加快了反应动力学，制备工艺简单，设备少，成本低，可有望实现商业化应用。

技术研发人员：王雪莲,张贤,余海军,沈晓波,夏峥嵘,郑庆华
受保护的技术使用者：淮南师范学院
技术研发日：
技术公布日：2024/11/7