[發(fā)明專利]NiS2介孔納米球材料及其制備方法和應(yīng)用

有效

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• 申請日: 2017-05-31
• 公開（公告）號: CN107140699B
• 公開（公告）日: 2018-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 麥立強;孫睿敏;劉思捷;安琴友
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢理工大學(xué)
• 主分類號: C01G53/11
• 分類號: C01G53/11;B82Y30/00;H01M4/58;H01M10/054
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 崔友明

本發(fā)明涉及一種NiS₂介孔納米球材料及其制備方法，該材料可作為長壽命、高倍率鈉離子電池負極活性材料，該材料由多個NiS₂亞單元納米顆粒規(guī)律堆疊形成形貌均一的介孔納米球結(jié)構(gòu)，所述的NiS₂亞單元納米顆粒之間存在介孔，介孔大小主要分布在3～4nm，所述的介孔納米球之間無團聚，分散性好，所述的NiS₂亞單元納米顆粒直徑為150～200nm，介孔納米球的比表面積為49.1m²g^?1。本發(fā)明的有益效果是：通過高溫溶劑熱的方法，成功合成了NiS₂介孔納米球材料，本發(fā)明作為鈉離子電池負極活性材料時，表現(xiàn)出優(yōu)異的高倍率性能、循環(huán)穩(wěn)定性和長壽命，是高功率、長壽命鈉離子電池的潛在應(yīng)用材料。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于納米材料與電化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種NiS₂介孔納米球材料及其制備方法，該材料可作為長壽命、高倍率鈉離子電池負極活性材料。

背景技術(shù)

能源是支撐整個人類文明進步的物質(zhì)基礎(chǔ)。隨著社會經(jīng)濟的高速發(fā)展，人類社會對能源的依存度不斷提高。目前，傳統(tǒng)化石能源如煤、石油、天然氣等為人類社會提供主要的能源。化石能源的消費不僅使其日趨枯竭，且對環(huán)境影響顯著。因此改變現(xiàn)有不合理的能源結(jié)構(gòu)已成為人類社會可持續(xù)發(fā)展面臨的首要問題。目前，大力發(fā)展的風(fēng)能、太陽能、潮汐能、地?zé)崮艿染鶎儆诳稍偕鍧嵞茉矗捎谄潆S機性、間歇性等特點，如果將其所產(chǎn)生的電能直接輸入電網(wǎng)，會對電網(wǎng)產(chǎn)生很大的沖擊。在這種形勢下，發(fā)展高效便捷的儲能技術(shù)以滿足人類的能源需求成為世界范圍的研究熱點。

鈉離子電池近年來雖然吸引了國內(nèi)外研究者的密切關(guān)注，但是相對鋰離子電池來說，相關(guān)報道仍然較少。作為一個全新的體系，鈉離子電池研究的關(guān)鍵在于新型高性能正負極電極材料及與之匹配的電解液的開發(fā)。基于鋰離子電池的成功經(jīng)驗，大量研究主要集中在正極材料上。而關(guān)于負極材料的研究都相對簡單，由于近幾年負極材料的研究不斷深入，體系不斷豐富，性能也取得了較好的突破，因此，有必要對負極材料進行可適用新材料的探索和更加深入的研究。

隨著研究的進一步發(fā)展，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)越來越多的過渡金屬硫化物材料可以作為電池的電極材料，如NiS₂、MoS₂、VS₂、FeS₂等，并且性能十分優(yōu)異。過渡金屬硫化物半導(dǎo)體材料由于在光學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)以及醫(yī)藥方面有著廣泛的應(yīng)用前景，一直是眾多科學(xué)家研究的熱點。過渡金屬硫化物因為具有較高的理論容量，被作為鋰離子電池負極材料進行了廣泛研究。該類型材料也可以作為有潛力的鈉離子電池材料。鎳基硫化物作為過渡金屬硫化物材料中的一員，在光學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)以及催化領(lǐng)域有著十分廣泛的應(yīng)用前景。其中NiS₂成為科學(xué)工作者研究的重要對象。目前，通過控制充放電截止電壓和選擇合適的電解液體系，以NiS₂介孔納米球作為電極材料還未見報道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)而提出一種NiS₂介孔納米球材料及其制備方法，其工藝簡單，操作周期短，所得的NiS₂介孔納米球材料具有十分優(yōu)良的電化學(xué)性能。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：NiS₂介孔納米球材料，該材料由多個NiS₂亞單元納米顆粒規(guī)律堆疊形成形貌均一的介孔納米球結(jié)構(gòu)，所述的NiS₂亞單元納米顆粒之間存在介孔，介孔大小主要分布在3～4nm，所述的介孔納米球之間無團聚，分散性好，所述的 NiS₂亞單元納米顆粒直徑為150～200nm，介孔納米球的比表面積為49.1m²g^-1。

所述的NiS₂介孔納米球材料的制備方法，包括有以下步驟：

1)量取一定量乙二醇溶液分散于去離子水中，攪拌，形成均一的混合溶液；