[發(fā)明專(zhuān)利]一種空心微納結(jié)構(gòu)二硫化鎳材料及其制備方法、鋁離子電池正極及鋁離子電池

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010514657.5
• 申請(qǐng)日: 2020-06-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111762821B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-04-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉金云;張敏;蔣銘熙;鄧琳;韓闐俐;黃家銳
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 安徽師范大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C01G53/11
• 分類(lèi)號(hào): C01G53/11;H01M4/58;H01M10/054;B82Y40/00
• 代理公司: 蕪湖安匯知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 34107
• 代理人: 尹婷婷

本發(fā)明公開(kāi)了一種空心微納結(jié)構(gòu)二硫化鎳材料及其制備方法、鋁離子電池正極及鋁離子電池，通過(guò)水熱法在納米硫顆粒外層包裹上羥基氧化鎳，最后在適當(dāng)?shù)臏囟认逻M(jìn)行煅燒形成空心微納結(jié)構(gòu)二硫化鎳材料，并以空心微納結(jié)構(gòu)二硫化鎳材料為正極活性材料制備鋁離子電池正極，進(jìn)而組裝成鋁離子電池；空心微納結(jié)構(gòu)二硫化鎳材料的微納結(jié)構(gòu)內(nèi)部空隙不僅有利于充放電過(guò)程中的離子流動(dòng)，并且大大提高了活性物質(zhì)的含有量，減少了放電/充電過(guò)程中的活性質(zhì)量損失，從而提高了鋁離子電池的電化學(xué)性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于新能源材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種空心微納結(jié)構(gòu)二硫化鎳材料及其制備方法、鋁離子電池正極及鋁離子電池。

背景技術(shù)

在科技日新月異的發(fā)展中，便攜式儲(chǔ)能材料方向的研究，愈發(fā)受到重視。目前在新能源材料技術(shù)領(lǐng)域中，主要為鋰離子電池和鋰硫電池的應(yīng)用，但由于鋰的成本高，儲(chǔ)能容量不夠高，以及安全性的問(wèn)題，科研人員仍需探索其他材料。鋁元素在地殼中的含量位居第三位，是地殼中含量最豐富的金屬元素，可以克服資源匱乏的問(wèn)題；并且鋁離子電池使用了安全性高的離子液體電解液，易于使用存放；鋁電池原理，是高可逆反應(yīng)，大大增強(qiáng)了電池的循環(huán)的穩(wěn)定性。除此之外，鋁離子電池該有著極高的理論容量(理論值為2980mAh?g^-1，8063mAh?cm^-3)。因此，鋁離子電池?fù)碛谐杀镜汀⒁兹〉谩⒁撞僮鳌⒏呷萘浚踩院玫葍?yōu)點(diǎn)，讓其在儲(chǔ)能方面有著巨大的應(yīng)用潛能。

然而，如今已有的鋁離子電池正極材料中，存在缺乏具有所需容量和長(zhǎng)期穩(wěn)定性材料的問(wèn)題，由于缺乏合理的電極結(jié)構(gòu)，電池表現(xiàn)出較差的循環(huán)性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種空心微納結(jié)構(gòu)二硫化鎳材料及其制備方法，通過(guò)水熱法在納米硫顆粒外層包裹上羥基氧化鎳，最后在適當(dāng)?shù)臏囟认逻M(jìn)行煅燒形成空心微納結(jié)構(gòu)二硫化鎳材料，制備工藝簡(jiǎn)單，成本低廉。

本發(fā)明的目的在于提供一種鋁離子電池正極及鋁離子電池。以空心微納結(jié)構(gòu)二硫化鎳材料為正極活性材料制備鋁離子電池正極，進(jìn)而組裝成鋁離子電池，空心微納結(jié)構(gòu)二硫化鎳材料的微納結(jié)構(gòu)內(nèi)部空隙，不僅有利于充放電過(guò)程中的離子流動(dòng)，并且大大提升了活性物質(zhì)的含有量，減少了放電/充電過(guò)程中的活性質(zhì)量損失，從而提高了鋁離子電池的電化學(xué)性能。

本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：

一種空心微納結(jié)構(gòu)二硫化鎳材料的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：

(1)制備納米硫顆粒；

(2)將鎳鹽、尿素溶解于去離子水中，向其中加入納米硫顆粒，超聲分散均勻，然后轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯內(nèi)膽中，進(jìn)行水熱反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后經(jīng)離心、洗滌、干燥，所得產(chǎn)物為硫顆粒/羥基氧化鎳復(fù)合納米材料；

(3)將步驟(2)得到的產(chǎn)物在惰性氣體氣氛中進(jìn)行煅燒，即可得到所述空心微納結(jié)構(gòu)二硫化鎳。

進(jìn)一步地，步驟(1)中，所述納米硫顆粒的制備方法為：將硫代硫酸鈉溶解于去離子水中，加入十二烷基硫酸鈉攪拌混合均勻，然后加入濃鹽酸，于25～40℃攪拌反應(yīng)1.5～3.5h，反應(yīng)結(jié)束后經(jīng)過(guò)濾、洗滌、干燥，即可得到所述納米硫顆粒。

所述硫代硫酸鈉、去離子水、十二烷基硫酸鈉、濃鹽酸的用量之比為(1.5～4.5)g：(150～750)mL：(0.25～0.65)g：(1～4)mL。

所述濃鹽酸為市售濃鹽酸；所述干燥為25～55℃干燥5～18h，優(yōu)選為30～45℃干燥6～10h。

步驟(2)中，所述納米硫顆粒、鎳鹽、去離子水、尿素的用量之比為(0.03～0.35)g：(0.075～0.3)g：(10～60)mL：(0.03～0.3)g。

步驟(2)中，所述水熱反應(yīng)的條件為70～180℃反應(yīng)200～500min，優(yōu)選75～150℃反應(yīng)289～442min。