0.00 Imo I的葡萄糖，將原料用球磨機均勻混合，壓片準備煅燒。將壓片后的原料在氫氣和氬氣的混合氣氛(H2與Ar的體積比為8%)下750°C燒結(jié)3小時，自然冷卻至室溫，得到產(chǎn)物Aο將產(chǎn)物A與乙醇按Ig: 200ml的比例混合，超聲7小時后，過濾，得到沉淀物B ο將沉淀物B用去離子水和乙醇分別清洗4次，在80 0C下真空烘干，即得成品超薄V5S8t3XRD分析表明所得的產(chǎn)物為純V5S8,沒有其他任何雜相，結(jié)晶度高。SEM分析得知，產(chǎn)物V5S8具有超薄的層狀結(jié)構(gòu)，薄片層的直徑為500nm、厚度為50nm，并且VsSs薄片呈均勾分散。
[0025](2)超薄層狀V5S8基鈉離子負極材料的制備及電化學性能分析:稱取0.35g所得的超薄層狀V5S8，加入0.1的乙炔黑作導電劑和0.05g的PVDF(HSV900)作粘結(jié)劑，充分研磨后加入0.Sg的NMP(N-甲基吡咯烷酮)分散混合，調(diào)漿均勻后于集流體銅箔上拉漿制片，在真空干燥箱中120°C下烘干，在厭氧手套箱中以金屬鈉片為對電極，以玻璃纖維為隔膜，以高氯酸鈉、碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯為電解液(高氯酸鈉濃度為lmol/L，碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯體積比為1:1)，組裝成CR2032扣式電池。在25°C下，以100mA/g的倍率在0.01-3.0V間進行充放電循環(huán)，超薄層狀V5S8的首次放電容量為529.8mAh/g，充電容量為498.4mAh/g。在25°C下，以1000mA/g的倍率在0.01-3.0V間進行充放電循環(huán)，其首次放電容量為339.0mAh/g，充電容量為324.4mAh/g(如圖5所示)。在25°C下，以不同倍率下循環(huán)80周后，在100mA/g的倍率下充放電的可逆容量為483.2 mAh/g，顯示了優(yōu)異的倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性能(如圖6所示)。
[0026]實施例3:
(I)稱取0.04moI的偏f凡酸錢、0.8moI的硫代乙酰胺和0.004moI的石墨稀，將原料用球磨機均勻混合，壓片準備煅燒。將壓片后的原料在氫氣和氬氣的混合氣氛(H2與Ar的體積比為10%)下800 0C燒結(jié)8小時，自然冷卻至室溫得到產(chǎn)物Aο將產(chǎn)物A與丙酮按Ig: 300ml的比例混合，超聲10小時，過濾，得到沉淀物B。將沉淀物B用去離子水和乙醇分別清洗5次，在90°C下真空烘干，即得成品超薄層狀V5S8片。XRD分析表明所得的產(chǎn)物為純V5S8,沒有其他任何雜相，樣品結(jié)晶度高。SEM分析得知，產(chǎn)物V5S8具有超薄的片狀結(jié)構(gòu)，薄片層的直徑為400nm、厚度為30nm，并且V5S8薄片呈均勻分散。
[0027](2)超薄層狀V5S8基鋰離子負極材料的制備及電化學性能分析:將實施例3得到的鋰電池負極材料按照實施例1的方法組裝成電池，進行充放電。在250C下，以100mA/g的倍率在0.01-3.0V間進行充放電循環(huán)時，超薄層狀V5S8的首次放電容量為1102.6mAh/g，充電容量為912.3mAh/g。在25°C下，以1000mA/g的倍率在0.01-3.0V間進行充放電循環(huán)時，其首次放電容量為553.5mAh/g，充電容量為552.4mAh/g。在25°C下，以不同倍率下循環(huán)80周后，在100mA/g的倍率下充放電時，其可逆容量為793.2mAh/g，顯示了優(yōu)異的倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性能。
[0028]實施例4:
(I)稱取0.03mol的五氧化fj1、0.9mo I的硫代丙酰胺和0.0 Imo I的碳納米管，將原料用球磨機均勻混合，壓片準備煅燒。將壓片后的原料放入管式爐中，在氫氣和氬氣的混合氣氛(H2與Ar的體積比為12%)下900°C燒結(jié)2小時后，自然冷卻至室溫，得到產(chǎn)物A。將產(chǎn)物A與乙醇按I g:1 OOOml的比例混合，超聲20小時，取出后過濾得到沉淀物B。將沉淀物B用去離子水和乙醇分別清洗3次，在真空干燥箱中70 0C下烘干，即得成品超薄層狀V5S8 d射線粉末衍射分析表明所得的產(chǎn)物為純VsSs，沒有其他任何雜相，結(jié)晶度高。掃描電子顯微鏡分析得知，產(chǎn)物V5S8具有超薄的層狀結(jié)構(gòu)，薄層片的直徑為400nm、厚度為20nm，并且V5S8薄片呈均勻分散。
[0029](2)超薄層狀V5S8基鈉離子負極材料的制備及電化學性能分析:將實施例4得到的鈉電池負極材料按照實施例2的方法組裝成電池，進行充放電。以100mA/g的倍率在0.01-
3.0V間進行充放電循環(huán)時，超薄層狀V5S8的首次放電容量為672.6mAh/g，充電容量為612.311^11/^。以100011^/^的倍率在0.01-3.(^間進行充放電循環(huán)時，其首次放電容量為362.0mAh/g，充電容量為357.8mAh/g。在25°C下，以不同倍率下循環(huán)80周后，在100mA/g的倍率下充放電時，其可逆容量為499.3 mAh/g，顯示了優(yōu)異的倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性能。
【主權(quán)項】
1.一種超薄層狀V5S8的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)前驅(qū)體的制備:將釩源、硫源和碳源按化學計量摩爾比V:S:C=1:(2-40):(0-0.2)均勻混合后，壓片準備煅燒； 2)燒結(jié)階段:將步驟I)處理后的原料在氫氣和氬氣的混合氣氛下600-900°C燒結(jié)1-12小時，自然冷卻至室溫，即可得到產(chǎn)物A; 3)剝離階段:將產(chǎn)物A與有機溶劑按lg:(50-1000)ml的比例混合，超聲2-20小時，過濾后，即得到沉淀物B;將沉淀物B用去離子水和乙醇分別清洗3-5次，在60-100°C下真空烘干，即得到成品超薄層狀V5S8。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟I)所述的釩源為偏釩酸銨、五氧化二釩、三氧化二釩和釩粉中的一種或幾種。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟I)所述的硫源為升華硫、硫脲、硫代丙酰胺、硫代乙酰胺和硫化銨中的一種或幾種。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟I)所述的碳源為石墨烯、碳納米管、葡萄糖、聚苯胺和檸檬酸中的一種或幾種。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟2)所述混合氣氛中H2與Ar的體積比為 5%-15%。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟3)所述的有機溶劑為乙醇、丙酮、吡啶、乙二胺、N-甲基吡咯烷酮和N，N-二甲基甲酰胺中的一種或幾種。7.由權(quán)利要求1-6任一項所述的制備方法制得的一種超薄層狀V5S8,其特征在于，所述的VsSs呈超薄層狀結(jié)構(gòu)，薄片層的直徑為50?500nm、厚度為10?50nm，并且納米級超薄層狀硫化釩呈均勻分散。8.權(quán)利要求7所述的一種超薄層狀V5S8在鋰離子/鈉離子電池中的應用。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種超薄層狀V5S8及其制備方法與在鋰離子/鈉離子電池中的應用。制備方法為：將釩源、硫源和碳源均勻混合，在氫氣和氬氣的混合氣氛下600-900℃燒結(jié)1-12小時，自然冷卻至室溫，即可得到產(chǎn)物A。將產(chǎn)物A與有機溶劑混合，放入超聲振蕩器中，超聲2-20小時后，過濾后，即可得到沉淀物B。將沉淀物B用去離子水和乙醇清洗3-5次，放入真空干燥箱中在60℃下烘干，得到薄層狀V5S8納米片。該方法原材料來源廣泛，可操作性強、重現(xiàn)性高，能滿足鋰離子/鈉離子電池實際生產(chǎn)需要，同時該材料循環(huán)性能和倍率性能較好，表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學性能，可實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
【IPC分類】H01M10/36, H01M4/1397, H01M4/58, H01M10/0525
【公開號】CN105591107
【申請?zhí)枴緾N201610181408
【發(fā)明人】楊成浩, 歐星, 熊訓輝, 劉美林
【申請人】華南理工大學
【公開日】2016年5月18日
【申請日】2016年3月27日