[發明專利]一種陣列型金屬硫化物復合電極材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202010774129.3
• 申請日: 2020-08-04
• 公開（公告）號: CN111900334B
• 公開（公告）日: 2021-12-24
• 發明（設計）人: 鄭海紅;程琳;王順利
• 申請（專利權）人: 杭州紫芯光電有限公司
• 主分類號: H01M4/137
• 分類號: H01M4/137;H01M4/1399
• 代理公司: 杭州敦和專利代理事務所(普通合伙) 33296
• 代理人: 姜術丹

一種陣列型金屬硫化物復合電極材料的制備方法，包括以下步驟：步驟一，取銅網襯底切片，超聲清洗后烘干備用；步驟二，采用電化學工作站，采用恒電流模式，以泡沫銅作為工作電極，氧化汞為參比電極，鉑片為對電極，NaOH為電解液，電鍍制備Cu(OH)2納米陣列；步驟三，將制備好的Cu(OH)2納米陣列放入管式爐進行退火處理制備過氧化銅CuO2納米陣列；步驟四，將退火后的過氧化銅CuO2納米陣列樣品進行硫化處理，制備得到Cu9S5納米陣列；步驟五，采用電鍍的方法在Cu9S5納米陣列外面包覆一層導電聚合物ppy，制備得到Cu9S5@ppy納米陣列，從而本發明通過在泡沫銅表面制備垂直的Cu9S5納米片，并且在Cu9S5納米片外面包覆一層聚吡咯，提高電極材料的穩定性，所得的的電極材料具有優異的電化學性能。

技術領域

本發明屬于能源材料技術領域，具體涉及一種陣列型金屬硫化物電極復合材料及其制備方法。

背景技術

隨著社會的高速發展，人們對于能源的需求也在日趨增加。持續穩定的能源供應成為了現代社會發展面臨的最大挑戰之一。就目前的情況來看，地球中的資源總量依然豐富，能源危機在短時間內不會發生，例如，地殼中含有的煤儲量依然足以發電數百年。然而，傳統化石能源的使用必然造成溫室氣體的排放和對環境的破壞，繼續肆無忌憚地開采可能會帶來災難性的氣候影響。因此，對諸如風能、太陽能、潮汐能等綠色環保的可再生能源的開發也成為了當前社會的研究熱點之一。但是，這類可再生能源有著時間上的不連續性和地域上的特殊性，如何高效、方便地使用這類新能源是人們研究的重要方向之一。

出色的能量存儲系統對于這類新能源潛力的開發有著至關重要的作用。作為當下主流的能量存儲器件，鋰離子電池有著比容量高、工作電壓高、自放電低、循環壽命長和環境友好等優點。目前，鋰離子電池已經被廣泛應用于手機、筆記本電腦等便攜式電子市場。此外，鋰離子電池在電動汽車、智能電網和可再生電站等大型儲能系統領域中也有著廣泛的應用前景。現如今，研究者們對于鋰離子電池的電極材料、電解液材料和隔膜材料等方面的研究和應用已經取得了突出的成就。

隨著鋰離子電池的興起和迅速發展，人們對于鋰資源的需求也在日趨升高。然而，地球中鋰資源的存儲量并不豐富，而且鋰元素在地球中的分布極不均勻，進而導致金屬鋰的價格急劇升高。此外，鋰離子電池較低的倍率性能和大電流下熱穩定性較差的缺點也為其在電動汽車、智能電網等大型儲能領域上的發展增加了阻礙。因此，研究者們迫切地希望研發一款兼具低成本、高安全性、環保且可持續發展的儲能電池。其中，鈉離子電池因為兼具成本低廉、綠色環保以及有著與鋰離子電池相似的電化學原理而受到了廣大科研工作者的關注。這些優點是因為鈉離子電池中最重要的鈉元素與鋰元素同處第一主族，而且其在地球中的資源儲量豐富且分布廣泛。

目前鋰離子電池的技術成熟，質量比容量高，已經廣泛應用于小型儲能設備中。相對比而言，鈉離子電池成本低廉，安全性高，使得鈉離子電池在智能電網、可再生電站等大規模儲能設備中有著廣泛的應用前景。因此，開發電化學性能優異的鈉離子電池可以補充鋰離子電池的不足，在市場中爭得一席之地。

過渡金屬硫化物因其原料豐富、比電容大、價格低廉等特點，己經被廣泛用作電極材料。但是其用于鈉離子電池負極時普遍存在導電性差、體積膨脹變化大的缺點，這導致其實際容量偏低、循環穩定性差。

發明內容

為實現上述目的，本發明一方面提供一種陣列型金屬硫化物電極復合材料的制備方法。

一種陣列型金屬硫化物復合電極材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟一，取銅網襯底切片，超聲清洗后烘干備用；

步驟二，采用電化學工作站，采用恒電流模式，以泡沫銅作為工作電極，氧化汞為參比電極，鉑片為對電極，氫氧化鈉(NaOH)為電解液，電鍍制備氫氧化銅(Cu(OH)2)納米陣列；

步驟三，將制備好的氫氧化銅(Cu(OH)2)納米陣列放入管式爐進行退火處理制備過氧化銅(CuO2)納米陣列；