[發明專利]表面載有花狀二硫化三鎳的三維石墨烯復合電極及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201610248533.0
• 申請日: 2016-04-20
• 公開（公告）號: CN105789592B
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: 謝健;夏雪珂;曹高劭;趙新兵
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/58;H01M4/62;H01M4/136;H01M4/1397;H01M10/054
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司33224
• 代理人: 馬士林

1.一種應用于鈉離子電池的表面載有花狀二硫化三鎳的三維石墨烯復合電極，其特征在于，所述的三維石墨烯復合電極以三維多孔泡沫鎳為基體，基體上直接生長石墨烯，所述的石墨烯上直接生長花狀二硫化三鎳；所述花狀二硫化三鎳與金屬鎳基體連接，且花狀二硫化三鎳貫穿石墨烯片層并被石墨烯片層所聯通；所述的花狀二硫化三鎳由圓形的Ni₃S₂薄片組成，單片薄片的直徑為2～3μm，厚度為100～200nm；

所述表面載有花狀二硫化三鎳的三維石墨烯復合電極的制備方法，包括以下步驟：

1)以三維多孔泡沫鎳為基體，通過化學氣相沉積法，在Ar氣氛下直接在基體上生長石墨烯，記為Ni/G；

2)將硫脲和無水硫酸鈉溶于去離子水，攪拌均勻得到混合溶液，所述混合溶液中SO₄^2–濃度為0.01～0.05mol/L；

所述硫脲和無水硫酸鈉的摩爾比為0.2～1.0；

3)將步驟1)得到的Ni/G浸入步驟2)得到的混合溶液，經100～150℃水熱反應1～5h，再經洗滌、干燥后得到表面載有花狀二硫化三鎳的三維石墨烯復合電極，記為Ni/G/Ni₃S₂。

2.根據權利要求1所述的應用于鈉離子電池的表面載有花狀二硫化三鎳的三維石墨烯復合電極，其特征在于，步驟1)中，化學氣相沉積的具體步驟為：

將三維多孔泡沫鎳置于反應器中，在Ar氣氛下升溫至800～1200℃，保溫后，再引入甲烷，反應后冷卻至室溫。

3.根據權利要求1所述的應用于鈉離子電池的表面載有花狀二硫化三鎳的三維石墨烯復合電極，其特征在于，步驟3)中，所述的水熱反應溫度為110～130℃。

4.根據權利要求1所述的應用于鈉離子電池的表面載有花狀二硫化三鎳的三維石墨烯復合電極，其特征在于，所述的三維石墨烯復合電極中花狀二硫化三鎳的承載量為0.8～1.5mg/cm²，石墨烯的承載量為0.3～0.6mg/cm²。