本發明涉及鋰-硫儲能電池領域，具體說是一種碳化鈦納米片-硫納米粒子復合電極材料及其制備方法。
背景技術：
二維結構的碳化鈦納米材料是一種新型的類石墨烯二維納米材料，具有厚度薄、電導率高等優點，可以應用于鋰離子電池、鋰-硫電池、超級電容器、燃料電池等領域。
鋰-硫電池由于其較高的容量和較低的成本引起了人們的普遍關注，但由于其充放電循環性能較差，限制了其產業化應用，解決電極材料充放電循環性能差的問題必將促進其產業化應用。碳化鈦納米片與單質硫粒子之間可以形成較強的化學鍵，兩者復合形成的碳化鈦-硫復合材料作為鋰-硫電池的負極材料展示了優異的充放電循環性能、較高的比容量和良好的倍率性能。開發具有比容量高、倍率性能良好以及充放電循環性能優異的碳化鈦納米片-硫納米粒子的正極材料具有非常重要的意義，能夠為鋰-硫電池的產業化應用提供必要的技術支持。
技術實現要素：
為了提高鋰-硫電池的充放電循環性能和比容量，本發明的目的在于提供一種具有良好充放電循環性能和較高比容量的碳化鈦二維納米片-硫納米粒子復合電極材料及其制備方法。
為達到上述目的，本發明的技術方案為：
首先，以ti3sic2、ti3alc2或者ti2alc陶瓷材料為原料，通過hf酸化學刻蝕以及超聲處理的方法制備出ti3c2或者ti2c二維納米片，將碳化鈦納米片分散于含有s2-或者s2o32-離子的電解液之中，其中碳化鈦納米片的濃度為0.01-10克/升，s2-或者s2o32-離子的濃度均在0.01-10moll-1之間，電解質的溫度在0-80oc之間；以石墨或者鉑惰性材料為正、負極材料，在攪拌的條件下通過控制電極間的電壓，電壓控制在0.3-30.0v之間，可以制備出碳化鈦納米片-硫納米粒子復合電極材料，通過控制電壓的方法可以制備出“三明治”結構的硫納米粒子-碳化鈦納米片-硫納米粒子復合電極材料。
本發明的優良效果在于：
通過采用電化學的方法可以將硫納米粒子沉積在碳化鈦納米片上，制備出碳化鈦納米片-硫納米粒子復合材料。
1.本發明無需高溫、高壓等苛刻的實驗條件，可以簡單、快速的制備出碳化鈦納米片-硫納米粒子復合材料。
2.采用本發明制備的碳化鈦納米片-硫納米粒子復合材料作為正極應用于鋰-硫電池中，具有充放電循環性能好、比容量高以及倍率性能好的有點。
具體實施方式
實施例1
通過hf化學刻蝕ti3sic2以及超聲處理制備出ti3c2二維納米片，將所制備的ti3c2二維納米片分散于含有硫化鈉的電解質溶液之中，其中硫化鈉的濃度為1moll-1，ti3c2二維納米片的濃度為約在3g/l，以石墨棒為電解池中的正負極，在充分攪拌的情況下，控制正負極間的電壓為2v，在室溫條件下進行電解，2小時后停止電解，通過真空抽濾及水洗，可以制備出碳化鈦納米片-硫納米粒子復合材料。以該復合材料作為正極，以金屬鋰為負極，以體積比為1:1的乙二醇二甲醚與1,3-二氧戊環的溶液為電解質溶劑，其中該溶劑中含有濃度為1moll-1雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰，以及質量濃度為2%的lino3，控制電壓在1.8-3.0v，以2小時充放電電流速率(1/2c)進行恒流充放電，經過400次充放電循環之后，該電極的比容量仍保持為原來的80%，經過600次充放電循環之后，該電極的比容量任然可以達到700mahg-1；以1/4小時充放電電流速率(4c)進行恒流充放電，該電極的比容量高達620mahg-1。
實施例2
通過hf化學刻蝕ti3alc2以及超聲處理制備出ti3c2二維納米片，將所制備的ti3c2二維納米片分散于含有na2s2o3的電解質溶液之中，其中na2s2o3的濃度為3moll-1，ti3c2二維納米片的濃度為約在2g/l，以鉑絲為電解池中的正負極，在充分攪拌的情況下，控制正負極間的電壓為5v，在室溫條件下進行電解，3小時后停止電解，通過真空抽濾及水洗，可以制備出碳化鈦納米片-硫納米粒子復合材料。以該復合材料作為正極，以金屬鋰為負極，以體積比為1:1的乙二醇二甲醚與1,3-二氧戊環的溶液為電解質溶劑，其中該溶劑中含有濃度為1moll-1雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰，以及質量濃度為2%的lino3，控制電壓在1.8-3.0v，以2小時充放電電流速率(1/2c)進行恒流充放電，經過400次充放電循環之后，該電極的比容量仍保持為原來的70%，該電極的比容量任然可以達到680mahg-1；以1/4小時充放電電流速率(4c)進行恒流充放電，該電極的比容量高達600mahg-1。
實施例3
通過hf化學刻蝕ti2alc以及超聲處理制備出ti2c二維納米片，將所制備的ti2c二維納米片分散于含有na2s2o3的電解質溶液之中，其中na2s2o3的濃度為5moll-1，ti3c2二維納米片的濃度為約在5g/l，以鉑絲為電解池中的正負極，在充分攪拌的情況下，控制正負極間的電壓為5v，在室溫條件下進行電解，1小時后停止電解，通過真空抽濾及水洗，可以制備出碳化鈦納米片-硫納米粒子復合材料。以該復合材料作為正極，以金屬鋰為負極，以體積比為1:1的乙二醇二甲醚與1,3-二氧戊環的溶液為電解質溶劑，其中該溶劑中含有濃度為1moll-1雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰，以及質量濃度為2%的lino3，控制電壓在1.8-3.0v，以2小時充放電電流速率(1/2c)進行恒流充放電，經過400次充放電循環之后，該電極的比容量仍保持為原來的75%，該電極的比容量任然可以達到710mahg-1；以1/4小時充放電電流速率(4c)進行恒流充放電，該電極的比容量高達580mahg-1。