[發明專利]一種Ni-Sn-S復合材料及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 202010151958.6
• 申請日: 2020-03-06
• 公開（公告）號: CN111415823B
• 公開（公告）日: 2021-12-07
• 發明（設計）人: 韓生;胡曉敏;劉順昌;王露露;叢海山;唐佳斌;蔣繼波;陳宇凱
• 申請（專利權）人: 上海應用技術大學
• 主分類號: H01G11/30
• 分類號: H01G11/30;H01G11/24;H01G11/26;H01G11/86;C01B17/02
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 吳文濱

本發明涉及一種Ni?Sn?S復合材料及其制備方法與應用，復合材料的制備方法包括以下步驟：1)將Na₂SnO₃溶液和Ni(CH₃COO)₂溶液混合均勻，之后加入硫代乙酰胺并進行水熱反應；2)水熱反應結束后，經后處理，即得到Ni?Sn?S復合材料；將復合材料制備成工作電極，用于超級電容器中。與現有技術相比，本發明通一步水熱法合成了Ni?Sn?S復合材料，該復合材料具有良好的電化學性能，且該制備方法簡單，環境友好，便于大規模生產。

技術領域

本發明屬于電化學及納米材料技術領域，涉及一種Ni-Sn-S復合材料及其制備方法與在超級電容器中的應用。

背景技術

由于高性能儲能設備在便攜式電子產品和電動汽車中的廣泛應用，對它們的需求迅速增加。特別是超級電容器，其能量和功率密度介于傳統電容器和電池之間，因其獨特的優點而受到人們的關注。超級電容器具有充電速度快，循環壽命長，穩定性好，安全性好等優點。根據其工作機理，超級電容器分為兩類:電雙層電容器(EDLCs)和偽電容器(PCs)。絕大多數商業化碳基超級電容器屬于EDLC，它們表現出良好的性能和成本效益。然而，由于具有固有的快速和可逆的法拉第氧化還原反應，PCs有可能優于EDLCs，具有更高的能量密度。因此，用于PCs的電極材料備受關注。

過渡金屬氧化物和具有多種氧化態的金屬氫氧化物比導電聚合物和碳質材料產生更高的比電容(Cs)。然而，低導電性、較差的循環穩定性和較慢的離子擴散使其表面的法拉第反應惡化，導致功率密度降低。另外，與氧化物相比，含硫材料具有更高的電導率和更有效的電化學活性。由于硫的電負性較低，用硫代替氧可以創造一個額外的柔性結構，在結構中提供一個容易的電子傳遞途徑。在各種金屬硫化物材料中，Sn基材料因其高理論容量而極具吸引力，然而，金屬錫在鋰合金和脫合金過程中由于體積變化較大，其容量衰減較快，限制了其應用。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種Ni-Sn-S復合材料及其制備方法與在超級電容器中的應用。該復合材料具有良好的電化學性能，且制備方法簡單，環境友好，便于大規模生產。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種Ni-Sn-S復合材料的制備方法，該方法包括以下步驟：

1)將Na₂SnO₃溶液和Ni(CH₃COO)₂溶液混合均勻，之后加入硫代乙酰胺并進行水熱反應；

2)水熱反應結束后，經后處理，即得到所述的Ni-Sn-S復合材料。

進一步地，步驟1)中，所述的Na₂SnO₃溶液及Ni(CH₃COO)₂溶液中，溶劑均為水與乙二醇的混合液；所述的溶劑中，水與乙二醇的體積比為3:(1-9)。

進一步地，步驟1)中，所述的Na₂SnO₃溶液中，Na₂SnO₃的摩爾濃度為1-2mmol/40mL，所述的Ni(CH₃COO)₂溶液中，Ni(CH₃COO)₂的摩爾濃度為1-2mmol/40mL。

進一步地，步驟1)中，混合過程為，先在劇烈攪拌條件下將Na₂SnO₃溶液和Ni(CH₃COO)₂溶液進行混合，之后磁力攪拌均勻。