技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明屬于電池制備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種鈉離子電池負極活性材料的制備方法，特別涉及一種氮摻雜碳納米球/二硫化鉬鈉鈉離子電池負極材料的制備方法，通過在天然黑色素納米球上包裹了一層類石墨烯過渡金屬二硫化鉬，制備出氮摻雜的碳球/二硫化鉬(mos2)(carbonspheres,cs)(cs/mos2)材料。

背景技術(shù)：
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鈉離子電池由于來源豐富、制備工藝簡單、無污染、價格低廉以及在自然界中分布廣等優(yōu)點，一直被認為是鋰離子電池理想的替代品。目前研究較多的鈉離子電池負極材料主要是各種碳基材料，如石墨、中間相碳微球、硬碳等，碳基材料的電化學(xué)性能與其結(jié)構(gòu)有密切關(guān)系，同時，金屬基材料由于較高的理論容量，也是一類理想的鈉離子電池負極材料，其中常見的有金屬合金、金屬氧化物及金屬硫化物等。二維過渡金屬硫化物具有低成本和高理論比容量的特點，成為鈉電池負極材料的研究熱點；由于層間距大、層間作用力比較弱，二維過渡金屬硫化物很容易實現(xiàn)鈉離子的可逆電化學(xué)脫嵌；其中，二硫化鉬是一種典型的二維過渡金屬硫化物，具有理論容量高的優(yōu)點，但其導(dǎo)電性較差，導(dǎo)致其倍率性能不理想。因此本發(fā)明旨在提供一種氮摻雜碳納米球/二硫化鉬鈉離子電池負極材料的制備方法，結(jié)合二硫化鉬高理論比容量和氮摻雜碳球高導(dǎo)電性的優(yōu)點，用于制備具有高充放電比容量、良好倍率性能和長循環(huán)壽命的鈉離子電池，具有良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
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本發(fā)明為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，尋求設(shè)計一種氮摻雜碳納米球/二硫化鉬鈉鈉離子電池負極材料的制備方法，通過在天然黑色素納米球上包裹了一層類石墨烯過渡金屬二硫化鉬，制備出氮摻雜的碳球/二硫化鉬的材料。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明涉及的氮摻雜碳納米球/二硫化鉬鈉鈉離子電池負極材料的主要原料重量份為：天然黑色素1-5份，鉬酸鈉1-20份，硫代乙酰胺8-40份。

本實施例涉及的氮摻雜碳納米球/二硫化鉬鈉鈉離子電池負極材料的制備工藝具體包括：

(1)將挑選好的墨魚囊破開并從中取出黑色液體，然后加入到超純水中進行離心洗滌2-10次后，再將離心后的黑色素放入透析袋進行透析提純，然后將提純后的黑色素進行冷凍干燥至粉末，得到天然黑色素粉末備用；

(2)按照重量配比取天然黑色素粉末分散到25-35倍重量比的超純水中，進行超聲10分鐘后制備出分散均勻的天然黑色素水溶液；

(3)按照重量配比取鉬酸鈉和硫代乙酰胺加入到20-30倍重量比的超純水中，進行超聲分散10-60分鐘后加入到步驟(2)制備的天然黑色素水溶液中，繼續(xù)磁力攪拌10-60分鐘后得到混合分散液；

(4)將步驟(3)得到的混合分散液放置在聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，在150-200℃下進行水熱反應(yīng)24-36小時，然后進行洗滌干燥得到氮摻雜碳納米球/二硫化鉬鈉鈉離子電池負極材料粉末。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其制備方法簡易、綠色環(huán)保且有效；本發(fā)明從天然墨魚汁中提取黑色素，通過水熱法在其表面包裹二硫化鉬，由于黑色素的主要成分為聚多巴胺，水熱過程中變?yōu)榈獡诫s的碳球，二硫化鉬納米片均勻的包覆在碳納米球上，納米片之間形成負載網(wǎng)絡(luò)，起到了良好的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)；將制備的cs/mos2材料用做鈉離子電池的負極材料，提高了負極結(jié)構(gòu)和界面的穩(wěn)定性，改善了負極的循環(huán)穩(wěn)定性，有利于商業(yè)化生產(chǎn)與應(yīng)用；本發(fā)明制備的cs/mos2負極儲鈉，在80mag^-1電流密度下的首次放電比容量高達794mahg^-1；在1000mag^-1高電流密度下，仍保持在343mahg^-1。

附圖說明：

圖1為本發(fā)明制備的cs/mos2復(fù)合納米材料掃描電鏡圖。

圖2為本發(fā)明提取出的天然黑色素的透射電鏡圖。

圖3為本發(fā)明制備的cs/mos2鈉離子電池在80mag^-1的電流密度下的循環(huán)性能與庫倫效率圖。

圖4為本發(fā)明實施例制備的cs/mos2鈉離子電池的倍率性能。

具體實施方式：

下面通過實施例并結(jié)合附圖做進一步說明。

實施例1：

本實施例涉及的氮摻雜碳納米球/二硫化鉬鈉鈉離子電池負極材料的主要原料重量份為：天然黑色素1-5份，鉬酸鈉1-20份，硫代乙酰胺8-40份。

本實施例涉及的氮摻雜碳納米球/二硫化鉬鈉鈉離子電池負極材料的制備工藝具體包括：

(1)將挑選好的墨魚囊破開并從中取出黑色液體，然后加入到超純水中進行離心洗滌2-10次后，再將離心后的黑色素放入透析袋進行透析提純，然后將提純后的黑色素進行冷凍干燥至粉末，得到天然黑色素粉末備用；

(2)按照重量配比取天然黑色素粉末分散到25-35倍重量比的超純水中，進行超聲10分鐘后制備出分散均勻的天然黑色素水溶液；

(3)按照重量配比取鉬酸鈉和硫代乙酰胺加入到20-30倍重量比的超純水中，進行超聲分散10-60分鐘后加入到步驟(2)制備的天然黑色素水溶液中，繼續(xù)磁力攪拌10-60分鐘后得到混合分散液；

(4)將步驟(3)得到的混合分散液放置在聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，在150-200℃下進行水熱反應(yīng)24-36小時，然后進行洗滌干燥得到氮摻雜碳納米球/二硫化鉬鈉鈉離子電池負極材料粉末。

實施例2：

本實施例涉及一種氮摻雜碳納米球/二硫化鉬鈉離子電池負極片的制備方法，其主要原料重量份為：天然黑色素1-5份，鉬酸鈉1-20份，硫代乙酰胺8-40份，導(dǎo)電炭黑5-20份，pvdf(聚偏氟乙烯)0.001-0.1份，nmp(n-甲基吡咯烷酮)1-2份，銅箔20-200份；其中天然黑色素取自墨魚囊中，其余均為市售產(chǎn)品。

本實施例還涉及一種氮摻雜碳納米球/二硫化鉬鈉離子電池負極片的制備工藝，具體包括：

將制備的cs/mos2復(fù)合納米材料粉末、superp(導(dǎo)電炭黑)和pvdf(溶于nmp)按照重量比為15:5:2的比例放入研缽中研磨成均勻的漿料，然后將漿料涂覆于銅箔上，將銅箔放置在溫度為60℃的紅外烤燈下烤至表面干燥，再將燈烤后的銅箔放置在真空烘箱中在100-120℃烘烤8-10h，然后將烘烤后的銅箔輥壓并切為直徑為12mm的電極片即得成品。

將本實施例制得的鈉離子電池負極片、金屬鈉片、電解液組裝成鈉離子電池，用于進行恒流充放電測試，電解液為naclo4溶于體積比為1:1的碳酸乙烯酯(ec)和碳酸丙烯酯(pc)中，并且加入5vol％的氟代碳酸乙烯酯(fec)；循環(huán)伏安(cv)測試的電壓區(qū)間為0.01v-3v，掃描速度為0.1mvs^-1，測試儀器為chi610e電化學(xué)工作站，測試結(jié)果如下：

如圖3所示，cs/mos2在鈉離子電池中80mag^-1的電流密度下的循環(huán)性能。首次放電比容量為794mahg^-1，首次充電比容量為535mahg^-1，前34圈比容量一直為增長狀態(tài)，到34圈放電比容量達到600mahg^-1，隨后出現(xiàn)下降趨勢，80圈放電比容量仍保持在288mahg^-1左右。圖4為cs/mos2的倍率性能，在20，40，80，320，640，1000mag^-1的電流密度下其放電比容量分別為468，465，439，397，369，342mahg^-1。說明材料具有很好的倍率性能，這可能與生物質(zhì)碳球良好的導(dǎo)電性能，提供了良好的電荷傳輸通道有關(guān)。