一种锂离子电池负极GO‑PANI‑Ni3S2复合材料的制备方法与流程

本发明涉及锂离子电池负极材料技术领域，具体地说是一种锂离子电池负极GO-PANI-Ni₃S₂复合材料的制备方法。

[

背景技术：
]

锂离子二次电池因其具有相对较高的电压、容量、循环性和能量密度等优异特性，以及锂离子电池因具有电压高、能量密度大、循环性能好、自放电小、无记忆效应、工作范围宽等优点，备受人们的青睐，被称为21世纪的主导电源。

目前，商业化的锂离子电池负极材料主要是以石墨为主，其理论比容量为372mAh/g，限制了其容量的进一步提高，导致其充放电效率低，与电解液发生作用，存在明显的电压滞后现象。同时，由于它的嵌锂方式一般为断面嵌入，从而不适合快速充放电，限制了其在高功率领域中的应用。因此，人们一直在致力于对锂离子电池负极材料进行改性，以提高锂离子电池负极材料的电化学性能。

[

技术实现要素：
]

本发明的目的就是要解决上述的不足而提供一种锂离子电池负极GO-PANI-Ni₃S₂复合材料的制备方法，。

为实现上述目的设计一种锂离子电池负极GO-PANI-Ni₃S₂复合材料的制备方法，包括以下步骤：

1)通过原位聚合的方法制备聚苯胺功能化的石墨烯片：将苯胺和十二烷基硫酸钠一起加入到水中超声分散，将分散好的混合溶液与超声分散均匀的氧化石墨烯混合，继续超声10-50分钟，形成稳定均匀的混合液，然后在冰水浴中搅拌，并加入用1mol/L盐酸酸化过的过硫酸铵，保持冰水浴搅拌10-20小时，再将得到的混合液经过离心水洗3-5次，得到聚苯胺功能化的石墨烯片；

2)聚苯胺包覆硫化镍：将步骤1)所得到的聚苯胺功能化的石墨烯片超声分散在1mol/L盐酸溶液中，再向其中加入四水醋酸镍溶液，边超声边滴加，然后将得到的混合液在室温下搅拌1小时，再装入水热釜中，在180℃下水热反应12小时，得到GO-PANI-Ni(OH)2溶液，待其冷却后将其倒入锥形瓶中，并向其中加入九水硫化钠溶液，最后经过离心，水洗3-5次，再冻干，即得到锂离子电池负极材料聚苯胺包覆的硫化镍。

进一步地，步骤1)中，所述苯胺与十二烷基硫酸钠的物料比为0.1-0.3ml：6-10mg，所述苯胺与氧化石墨烯的物料比为0.1-0.2ml:20-40mg。

进一步地，步骤1)中，所述过硫酸铵与盐酸的物料比为0.5-1g:50ml，所述过硫酸铵与氧化石墨烯的物料比为0.5-1g:20-40mg。

进一步地，步骤2)中，所述盐酸与氧化石墨烯的物料比为10ml:20-40mg。

进一步地，步骤2)中，所述四水醋酸镍溶液与过硫酸铵的质量比为6:7，所述九水硫化钠溶液与过硫酸铵的物料比为1:1。

进一步地，步骤1)中，在超声和搅拌过程中，保持水温在0-5℃。

进一步地，步骤2)中，所述四水醋酸镍溶液是在超声波中缓慢滴加。

本发明同现有技术相比，该复合负极材料具有很好的循环性能和高倍率充放电容量，从而提高了以该材料作为负极材料的锂离子电池性能，且工艺过程简单、操作性强，设备投入少，生产成本低，所得聚苯胺包覆硫化镍复合材料的电化学稳定性好、比容量高、循环性能好、倍率性能优异，适合于动力电池应用领域；此外，本发明利用原位生长聚苯胺功能化的石墨烯片可以有效的增强该复合材料的导电性，大大提高了电极的比容量以及倍率性能，从而获得高性能的锂离子电池负极材料，解决了现有技术中的锂离子电池负极材料的稳定性差与倍率性能低的技术问题。

[附图说明]

图1为本发明实施例1中GO-PANI-Ni3S2的SEM图；

图2为本发明实施例1中GO-PANI-Ni3S2的Xrd图；

图3为本发明实施例1中GO-PANI-Ni3S2的倍率性能图。

[具体实施方式]

本发明通过将氧化石墨烯(GO)超声分散均匀，加入十二烷基硫酸钠(SDS)水溶液和苯胺进行混合，超声形成稳定均匀的混合液，冰水浴搅拌并逐滴加入用盐酸酸化的过硫酸铵(APS)，继续冰水浴搅拌10-20小时，将得到的墨绿色溶液离心、水洗得到凝胶状的物质，再将其超声分散于盐酸溶液中，然后向其中滴加四水醋酸镍水溶液继续超声至均匀，最后将其在室温下搅拌1小时后，在180℃下水热12小时，在得到的溶液中加入九水硫化钠水溶液，再加热3小时离心、水洗、冻干便得到想要的锂离子电池负极材料。本发明旨在通过对锂离子电池的负极材料进行改进，从而获得稳定性好，易控制的负极材料，以改善锂离子电池的性能。

下面通过具体实施例并结合附图对本发明作以下进一步说明：

实施例1

本发明一种锂离子电池负极GO-PANI-Ni₃S₂复合材料的制备方法，步骤如下：

将0.3ml的苯胺和10mg十二烷基硫酸钠一起加入到50ml水中超声分散，将分散好的苯胺溶液与60ml(0.5mg/ml)的GO分散液混合，继续超声15min，形成稳定均匀的混合液，冰水浴搅拌，再用50ml(1mol/L)HCl酸化0.7g的过硫酸铵，溶液逐渐变成墨绿色，保持冰水浴搅拌12小时，再将得到的溶液离心水洗3次，得到凝胶状物质，再将其超声分散在180ml水中，向其中滴加10ml(1mol/L)HCl，边超声边缓慢滴加600mg的四水醋酸镍，然后将其在室温中搅拌1小时，再装入水热釜中，在180℃下反应12小时，在得到的溶液中加入0.7g九水硫化钠水溶液再加热3小时，最后经过离心、水洗、冻干便得到想要的锂离子电池负极材料。

实施例2

本发明一种锂离子电池负极GO-PANI-Ni₃S₂复合材料的制备方法，步骤如下：

将0.2ml的苯胺和8mg十二烷基硫酸钠一起加入到50ml水中超声分散，将分散好的苯胺溶液与30ml(0.5mg/ml)的GO分散液混合，继续超声15min，形成稳定均匀的混合液，冰水浴搅拌，再用25ml(1mol/L)HCl酸化0.35g的过硫酸铵，溶液逐渐变成墨绿色，保持冰水浴搅拌12小时，再将得到的溶液离心水洗3次，得到凝胶状物质，再将其超声分散在90ml水中，向其中滴加5ml(1mol/L)HCl，边超声边缓慢滴加300mg的四水醋酸镍，然后将其在室温中搅拌1小时，再装入水热釜中，在180℃下反应12小时，在得到的溶液中加入0.35g九水硫化钠水溶液再加热3小时，最后经过离心、水洗、冻干便得到想要的锂离子电池负极材料。

实施例3

本发明一种锂离子电池负极GO-PANI-Ni₃S₂复合材料的制备方法，步骤如下：

将0.1ml的苯胺和6mg十二烷基硫酸钠一起加入到50ml水中超声分散，将分散好的苯胺溶液与20ml(0.5mg/ml)的GO分散液混合，继续超声10min，形成稳定均匀的混合液，冰水浴搅拌，再用50ml(1mol/L)HCl酸化0.5g的过硫酸铵，溶液逐渐变成墨绿色，保持冰水浴搅拌10小时，再将得到的溶液离心水洗3次，得到凝胶状物质，其中，超声和搅拌过程中，保持水温在0-5℃；再将其超声分散在180ml水中，向其中滴加10ml(1mol/L)HCl，边超声边缓慢滴加430mg的四水醋酸镍，然后将其在室温中搅拌1小时，再装入水热釜中，在180℃下反应12小时，在得到的溶液中加入0.5g九水硫化钠水溶液再加热3小时，最后经过离心、水洗3次、冻干便得到想要的锂离子电池负极材料。

实施例4

本发明一种锂离子电池负极GO-PANI-Ni₃S₂复合材料的制备方法，步骤如下：

将0.3ml的苯胺和10mg十二烷基硫酸钠一起加入到50ml水中超声分散，将分散好的苯胺溶液与60ml(0.5mg/ml)的GO分散液混合，继续超声50min，形成稳定均匀的混合液，冰水浴搅拌，再用100ml(1mol/L)HCl酸化1.5g的过硫酸铵，溶液逐渐变成墨绿色，保持冰水浴搅拌20小时，再将得到的溶液离心水洗5次，得到凝胶状物质，其中，超声和搅拌过程中，保持水温在0-5℃；再将其超声分散在90ml水中，向其中缓慢滴加15ml(1mol/L)HCl，边超声边缓慢滴加129mg的四水醋酸镍，该滴加过程是在超声波中进行，然后将其在室温中搅拌1小时，再装入水热釜中，在180℃下反应12小时，在得到的溶液中加入1.5g九水硫化钠水溶液再加热3小时，最后经过离心、水洗5次、冻干便得到想要的锂离子电池负极材料。

可见，超薄的石墨烯片可以提供更多的活性位点，并且原位生长的聚苯胺功能化的石墨烯片可以有效的增强该复合材料的导电性，大大提高了电极的比容量以及倍率性能，从而获得高性能的锂离子电池负极材料。

本发明并不受上述实施方式的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。