一种金属硫化物/碳复合材料及其制备方法及其应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111146424A(43)申请公布日2020.05.12(21)申请号201911393494.3(22)申请日2019.12.30(71)申请人上海交通大学地址200240上海市闵行区东川路800号申请人马鞍山经济技术开发区建设投资有限公司(72)发明人刘庆雷张静张旺顾佳俊(74)专利代理机构上海汉声知识产权代理有限公司31236代理人胡晶(51)Int.Cl.H01M4/36(2006.01)H01M4/58(2010.01)H01M4/62(2006.01)H01M10/0525(2010.01)权利要求书1页说明书5页附图3页(54)发明名称一种金属硫化物/碳复合材料及其制备方法及其应用(57)摘要本发明公开了一种金属硫化物/碳复合材料及其制备方法及其应用，该制备方法包括：S1：将海藻酸钠水溶液滴加到金属盐溶液中进行交联反应；S2：干燥、碳化所述步骤S1中交联反应的产物，得到金属/碳复合材料；S3：将所述步骤S2得到的金属/碳复合材料放置于坩埚中，然后将坩埚放置于管式炉中发生硫化反应，得到金属硫化物/碳复合材料。所得到的金属硫化物/碳复合材料中金属硫化物纳米颗粒被包裹在多孔石墨化碳基体中，避免了循环过程中因体积变化而导致电极的破碎，金属硫化物与碳复合提高了材料的导电性，具有良好的循环稳定性。CN111146424ACN111146424A权利要求书1/1页1.一种金属硫化物/碳复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：将海藻酸钠水溶液滴加到金属盐溶液中进行交联反应；S2：干燥、碳化所述步骤S1中交联反应的产物，得到金属/碳复合材料；S3：将所述步骤S2得到的金属/碳复合材料放置于坩埚中，然后将坩埚放置于管式炉中发生硫化反应，得到金属硫化物/碳复合材料。2.根据权利要求1所述的金属硫化物/碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中的海藻酸钠水溶液质量浓度为1.2％～1.8％，金属盐溶液的浓度为0.1～0.2mol/L，海藻酸钠水溶液与金属盐溶液的体积比为1:1.25～2.5。3.根据权利要求1所述的金属硫化物/碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中金属盐溶液的金属离子为Co2+、Ni2+、Fe3+、Fe2+、Mn2+、Sn4+、Cu2+、Zn2+、Ti4+中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的金属硫化物/碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中的干燥为冷冻干燥，干燥时间为48～72h。5.根据权利要求1所述的金属硫化物/碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中碳化具体为以5℃/min的升温速率升至温度600～1200℃，保持碳化时间为1～2h，碳化气氛为真空或者惰性气氛。6.根据权利要求1所述的金属硫化物/碳复合材料的制备方法，其特征在于，金属/碳复合材料与单质硫的质量比为1:1.5～2。7.根据权利要求1或6所述的金属硫化物/碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S3具体为将金属/碳复合材料与单质硫单独放置于两个坩埚中，将装有单质硫的坩埚放置于管式炉靠近进气口的一侧，将装有金属/碳复合材料的坩埚放置于管式炉中靠近出气口的一侧，并在惰性气氛下以10℃/min的升温速率加热至400～600℃，保温时间为20～60min。8.根据权利要求1所述的金属硫化物/碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S3得到的金属硫化物/碳复合材料的结构为3～10nm的金属硫化物颗粒均匀分布在碳基体中，金属硫化物颗粒的周围包裹着2～10层石墨化碳层。9.一种金属硫化物/碳复合材料，其特征在于，所述的金属硫化物/碳复合材料为权利要求1～8任意一项所述的制备方法得到的。10.一种金属硫化物/碳复合材料在制备钠离子电池负极材料上的应用。2CN111146424A说明书1/5页一种金属硫化物/碳复合材料及其制备方法及其应用技术领域[0001]本发明属于钠、锂离子电池负极材料制备和应用领域，尤其涉及一种金属硫化物/碳复合材料及其制备方法及其应用。背景技术[0002]随着便携式电子产品和电动汽车的快速发展，锂离子电池得到了广泛应用。然而锂的储量有限且成本高限制了锂离子电池在大规模储能上的应用。钠和锂之间的化学性质相似，且钠储量丰富，钠离子电池被认为是锂离子电池的潜在替代品。然而，钠离子较大的离子半径和较慢的动力学速率制约了钠离子电池的发展，找到合适的钠离子电池电极材料仍然是一个巨大的挑战。[0003]石墨是锂离子电池常用的负极材料，但由于其层间距有限，并不能应用在钠离子电池中。人们广泛地研究了各种替代材料，包括硬碳、金属氧化物、金属硫化物和有机化合物等。近年来金属硫化物因其高容量而被广泛研究用作钠离子电池的负极材料。金属硫化物有