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[發(fā)明專利]一種褶皺多面體狀硫化鈷電極材料及其制備方法有效

專利信息
申請(qǐng)?zhí)枺?/td> 202010616183.5 申請(qǐng)日: 2020-06-30
公開(公告)號(hào): CN111755695B 公開(公告)日: 2021-11-12
發(fā)明(設(shè)計(jì))人: 黃劍鋒;何樞薇;李嘉胤;曹麗云;王芳敏 申請(qǐng)(專利權(quán))人: 陜西科技大學(xué)
主分類號(hào): H01M4/62 分類號(hào): H01M4/62;H01M4/58;H01M4/136;H01M4/1397;H01M4/66;H01M10/054
代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200 代理人: 陳翠蘭
地址: 710021*** 國省代碼: 陜西;61
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摘要:
搜索關(guān)鍵詞: 一種 褶皺 多面體 硫化 電極 材料 及其 制備 方法
【說明書】:

發(fā)明一種褶皺多面體狀硫化鈷電極材料的制備方法,包括以下步驟,步驟1,將四水合乙酸鈷和硫脲溶于乙醇中,得到溶液A;溶液A中Co2+和S2?的摩爾比為1:(0.5?0.7);步驟2,將濃度為0.4mol/L?0.8mol/L的2?甲基咪唑加入到溶液A中,制成混合溶液;溶液A與2?甲基咪唑水溶液體積比為(6?8):(2?3);步驟3,在混合溶液中加入碳布,并加熱進(jìn)行反應(yīng);步驟4,反應(yīng)結(jié)束后,將碳布取出清洗干燥后,得到褶皺多面體狀硫化鈷電極材料。通過使用碳布作為自支撐基體,在碳布表面生長硫化鈷,減少制作步驟,在制備過程中加入2?甲基咪唑水溶液,使多余的鈷源充分反應(yīng)形成Co?MOF前驅(qū)體,硫化鈷生長在Co?MOF片表面,使Co?MOF片重組形成多面體結(jié)構(gòu),形成多面體狀結(jié)構(gòu)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電化學(xué)領(lǐng)域,具體為一種褶皺多面體狀硫化鈷電極材料的制備方法。

背景技術(shù)

鉀離子電池在最近幾年受到了部分研究者的關(guān)注,主要由于鉀具有豐富的儲(chǔ)量與廣泛的來源,且具有與鋰、鈉相似的物理化學(xué)性質(zhì)。K/K+的標(biāo)準(zhǔn)電極電位要更加接近于Li/Li+,使得鉀離子電池比鈉離子電池在輸出電壓方面和容量方面更加有優(yōu)勢。但鉀離子的半徑相比鋰和鈉較大,因此鉀離子在大多數(shù)鋰離子電池的負(fù)極材料中無法實(shí)現(xiàn)可逆插層/脫嵌,導(dǎo)致材料的電化學(xué)性能較差。因此設(shè)計(jì)合適鉀離子的電極材料顯得尤為重要。

納米結(jié)構(gòu)的金屬硫化物作為新型的能量儲(chǔ)存材料,有良好的電化學(xué)性能。有研究人員采用兩步水熱法合成了Co9S8納米管,即先用CoCl2·6H2O和CO(NH2)2進(jìn)行水熱反應(yīng)合成了前軀體Co(CO3)0.35Cl0.20(OH)1.10納米棒,然后再讓前軀體與Na2S溶劑水熱反應(yīng)得到Co9S8納米管。合成的Co9S8納米管的直徑是在150-300nm左右,納米管長度在幾微米到十幾個(gè)微米之間。目前,硫化鈷系物質(zhì),特別是Co9S8極大程度上應(yīng)用于光/電催化領(lǐng)域,但大部分的合成手段操作步驟十分復(fù)雜,且采用的原料不易獲取。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題,本發(fā)明提供一種褶皺多面體狀硫化鈷電極及其制備方法,操作簡單,結(jié)構(gòu)特殊,易于制備,得到的電極材料具有優(yōu)異的電化學(xué)性能。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):

一種褶皺多面體狀硫化鈷電極材料的制備方法,包括以下步驟,

步驟1,將四水合乙酸鈷和硫脲溶于乙醇中,得到溶液A;溶液A中Co2+和S2-的摩爾比為1:(0.5-0.7);

步驟2,將濃度為0.4mol/L-0.8mol/L的2-甲基咪唑加入到溶液A中,制成混合溶液;溶液A與2-甲基咪唑水溶液體積比為(6-8):(2-3);

步驟3,在混合溶液中加入碳布,并加熱進(jìn)行反應(yīng);

步驟4,反應(yīng)結(jié)束后,將碳布取出清洗干燥后,得到褶皺多面體狀硫化鈷電極材料。

優(yōu)選的,所述溶液A和混合溶液在制備時(shí)進(jìn)行攪拌,攪拌轉(zhuǎn)速均為700r/min-800r/min,攪拌時(shí)間均為20min-30min。

優(yōu)選的,步驟3中,所述碳布加入混合溶液前進(jìn)行預(yù)處理,先用丙酮進(jìn)行超聲清洗2-4h,然后將碳布放置在濃硝酸中浸泡2-5h,再用去離子水和無水乙醇交替清洗后干燥。

優(yōu)選的,所述步驟3中,將混合溶液和碳布加入到水熱反應(yīng)釜中,再加熱進(jìn)行反應(yīng);混合溶液和碳布放入水熱反應(yīng)釜中的填充度為40-60%。

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說明:

1、專利原文基于中國國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利說明書;

2、支持發(fā)明專利 、實(shí)用新型專利、外觀設(shè)計(jì)專利(升級(jí)中);

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