本發(fā)明屬于鋰、鈉、鉀離子電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鋰、鈉、鉀離子電池負(fù)極材料的處理方法及產(chǎn)品。

背景技術(shù)：

電池負(fù)極材料中，二維層狀材料因其優(yōu)異的儲鋰、鈉、鉀性能而備受關(guān)注。最近，一種新型的二維層狀材料mxene引起了大家的廣泛關(guān)注。mxene具有和石墨烯類似的層狀結(jié)構(gòu)，大的比表面積使其具有優(yōu)異的儲鋰、鈉、鉀性能，層間距可調(diào)使其具有有別于其他二維層狀材料的顯著優(yōu)勢，是一種非常有研究價值和研究潛力的鋰、鈉、鉀離子電池負(fù)極材料。

ti3c2（mxene）作為一二維層狀納米材料因其擁有良好的導(dǎo)電性、獨(dú)特的金屬離子吸附特性和較低的平臺電壓引起了廣泛的關(guān)注，但其低的理論容量限制了它在電池應(yīng)用上的進(jìn)一步應(yīng)用，而硫化亞錫和硫化錫具有很高的理論容量，但因為它們的導(dǎo)電性差而限制了它們的進(jìn)一步應(yīng)用，因此，本發(fā)明以ti3c2為基底，通過水熱法和高溫處理，成功制備ti3c2@snsx（x=1、2）材料，并且在儲能上進(jìn)行了應(yīng)用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于：（1）提供一種制備ti3c2@snsx（x=1、2）鋰、鈉、鉀離子電池負(fù)極材料的方法；（2）通過所述方法制備的ti3c2@snsx（x=1、2）材料具有獨(dú)特的形貌、較大的比表面積、電化學(xué)性能良好的優(yōu)點(diǎn)；（3）ti3c2@snsx（x=1、2）負(fù)極材料在鋰、鈉、鉀離子電池上的應(yīng)用。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

1.ti3c2@snsx（x=1、2）負(fù)極材料的制備方法，包括如下步驟：

（1）刻蝕ti3alc2：將ti3alc2慢慢加入到氫氟酸溶液中，并攪拌5小時后，水和乙醇離心洗滌3~5次收集，最后在60攝氏度干燥12小時得到ti3c2。

（2）將已經(jīng)刻蝕好的ti3c2超聲分散于無水乙醇溶液中，依次加入錫源和硫源在，常溫攪拌2~6h后，通過一步水熱法合成ti3c2@snsx復(fù)合材料，并且60攝氏度干燥12小時。

（3）在氬氣氣氛保護(hù)下，將ti3c2@snsx復(fù)合材料進(jìn)行高溫處理得到ti3c2@snsx負(fù)極材料。

進(jìn)一步，步驟（1）中，使用的氫氟酸質(zhì)量濃度為30%，ti3alc2與氫氟酸的比例為1：20（克：毫升），離心速率為10000轉(zhuǎn)/分鐘，每次離心時間為15分鐘。

進(jìn)一步，步驟（2）中錫源、硫源和ti3c2的摩爾比為1：1：1~1：4：1。

進(jìn)一步，步驟（3）中溫度為600攝氏度，保持時間為2~6小時。

進(jìn)一步，步驟（2）中水熱法合成的反應(yīng)條件為：水熱溫度為120~160攝氏度，保持時間為8~24小時。

進(jìn)一步，步驟（2）中錫源包括四水錫酸鈉、五水四氯化鈉、三水錫酸鉀及其它可溶于無水乙醇的四價錫源的一種或幾種；所述步驟（2）中硫源為l-半胱氨酸、硫脲、硫化鈉、硫代乙酰胺及其它可溶于無水乙醇的負(fù)二價硫源的一種或幾種。

2.采用由上面任一項所述方法制備ti3c2@snsx（x=1、2）負(fù)極材料。

3.采用由上面所述方法制備的ti3c2@snsx（x=1、2）負(fù)極材料在鋰、鈉、鉀離子半電池上的儲能應(yīng)用。

本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明提供了ti3c2@snsx（x=1、2）鋰、鈉、鉀離子電池負(fù)極材料的制備方法和產(chǎn)品。提供的制備方法簡便、成本低，ti3c2@sns作為鋰、鈉、鉀離子電池負(fù)極材料具有較高的比容量和良好的循環(huán)性能。

附圖說明

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果更加清楚，本發(fā)明提供如下附圖進(jìn)行說明。

圖1為實施例1所得ti3c2的場發(fā)射掃描電鏡圖。

圖2為實施例1所得ti3c2@snsx（x=1、2）的場發(fā)射掃描電鏡圖。

圖3為實施例1所得ti3c2@snsx（x=1、2）的物相xrd圖。

圖4為實施例2所述ti3c2@snsx（x=1、2）的鋰離子電池電化學(xué)性能圖。

圖5為實施例2所述ti3c2@snsx（x=1、2）的鈉離子電池電化學(xué)性能圖。

圖6為實施例2所述ti3c2@snsx（x=1、2）的鉀離子電池電化學(xué)性能圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。

實施例1ti3c2@snsx負(fù)極材料的制備

稱取500mg的ti3alc2慢慢加入到盛有10ml40%的氫氟酸溶液的聚四氟乙烯燒杯中，接著室溫攪拌5小時，然后10000轉(zhuǎn)/分鐘離心洗滌2~3次，將所得ti3c2在60攝氏度下干燥12小時，得到的ti3c2的形貌如圖1中所示，具有明顯的層狀結(jié)構(gòu)；稱取50mgti3c2分散于20ml無水乙醇中，超聲15分鐘后加入96mg五水四氯化錫，超聲15分鐘后，劇烈攪拌下加入硫代乙酰胺85mg，保持?jǐn)嚢?-6小時后置于50ml反應(yīng)釜內(nèi)膽中，160攝氏度下保溫12小時后抽濾，用二次水和乙醇洗滌后收集、60攝氏度烘干，最后在600攝氏度氬氣氣氛保護(hù)下保溫4小時，得到ti3c2@snsx負(fù)極材料，其形貌如圖2所示，所得材料物相表征如圖3所示，說明通過此種方法可以成功制備ti3c2@snsx鋰、鈉、鉀離子電池負(fù)極材料。

實施例2將ti3c2@snsx負(fù)極材料用于電池的制備及電化學(xué)性能測試

（1）取實施例1制備的ti3c2@snsx負(fù)極材料作為活性物質(zhì)與乙炔黑和羧甲基纖維素按照質(zhì)量比8：1：1混合后，加入少量水，在瑪瑙研缽里研磨20分鐘，得到黑色粘稠的負(fù)極漿料。取負(fù)極漿料均勻地涂在銅箔上（直徑約19mm），120℃真空干燥12小時，即得負(fù)極片。

（2）半電池組裝：將正極材料、隔膜以及步驟（1）中制成的負(fù)極片進(jìn)行紐扣電池的組裝，使用的紐扣電池型號為cr2032，隔膜型號為whatmangf/d，鋰離子電池電解液為1mlipf6（溶劑是碳酸乙烯酯（ec）：碳酸二甲酯（dmc）為1：1的混合液溶劑）、鈉離子電池電解液為1m的naclo4溶液（溶劑為碳酸乙烯酯與碳酸二甲酯按體積比1:1組成的混合液）、鉀離子電池的電解液為0.8mkpf6（溶劑是碳酸乙烯酯（ec）：碳酸二甲酯（dmc）為1：1的混合液溶劑）。組裝完畢后，將電池移出手套箱，在30攝氏度下靜置6h后在land測試系統(tǒng)上進(jìn)行電化學(xué)性能測試。測試電壓范圍為0.01~3v。所得結(jié)果如圖4、5、6所示。

從圖4所示，該材料作為鋰離子電池負(fù)極時，在50mag^-1的電流密度下下首次放電比容量可達(dá)到723mahg^-1，且具有較好的循環(huán)性能。

從圖5a所示，所得ti3c2@snsx作為鈉離子電池負(fù)極材料有兩個個充電平臺分別在0.1v和0.6v左右，對于鈉離子電池負(fù)極來說該材料電壓平臺較低，平臺較明顯且較平緩，有商業(yè)化的價值。在第一圈時有兩個放電平臺分別在1v和0.02v左右，具有較低的平臺，第二圈開始由于生成了sei膜，而分成三個放電平臺，分別位于1.2v、0.7v和0.02v左右，圖5b表明該材料在200mag^-1的電流密度下下首次放電比容量可達(dá)到675mahg^-1，并且具有良好的循環(huán)性能。

從圖6所示，該材料作為鉀離子電池負(fù)極時，在50mag^-1的電流密度下下首次放電比容量可達(dá)到586mahg^-1，且具有較好的循環(huán)性能。

最后說明的是，以上優(yōu)選實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管通過上述優(yōu)選實施例已經(jīng)對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對其作出各種各樣的改變，而不偏離本發(fā)明權(quán)利要求書所限定的范圍。