硫掺杂石墨烯包覆的双金属硫化物复合材料及制备方法与其在钠离子电池中的应用.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CN113346064A(43)申请公布日2021.09.03(21)申请号202110616131.2(22)申请日2021.06.02(71)申请人齐鲁工业大学地址250353山东省济南市长清区大学路3501号(72)发明人何妍妍李欢周国伟戴雨鑫高婷婷任永强(74)专利代理机构济南圣达知识产权代理有限公司37221代理人王磊(51)Int.Cl.H01M4/36(2006.01)H01M4/58(2010.01)H01M4/583(2010.01)H01M10/054(2010.01)权利要求书2页说明书8页附图4页(54)发明名称硫掺杂石墨烯包覆的双金属硫化物复合材料及制备方法与其在钠离子电池中的应用(57)摘要本发明公开了硫掺杂石墨烯包覆的双金属硫化物复合材料及制备方法与其在钠离子电池中的应用，本发明首先采用水热方法得到Ni‑Sn分布均匀的NiSn(OH)6纳米球，然后采用溶剂热方法硫化和硫掺杂的石墨烯纳米片包覆，得到硫掺杂石墨烯包覆的双金属硫化物复合材料，该复合材料展现出良好的晶型和纳米结构，硫掺杂的石墨烯纳米片提高了结构的稳定性和整体材料的导电性，从而增强钠离子电池中电子和离子的传输速率，又能有效抑制钠离子电池中的穿梭效应和储钠过程中的体积膨胀，表现出优异的储钠性能。本发明的制备方法简单，制备过程能耗低，可操作和可控性强，生产周期短，有利于工业化生产。CN113346064ACN113346064A权利要求书1/2页1.一种硫掺杂石墨烯包覆的双金属硫化物复合材料，其特征是，微观形貌为纳米片包覆纳米球，所述纳米片为掺杂硫的石墨烯，所述纳米球为表明含有孔隙的分级结构，且所述纳米球为SnS2与NiS2的复合物。2.如权利要求1所述的硫掺杂石墨烯包覆的双金属硫化物复合材料，其特征是，所述分级结构为花状分级结构；或，纳米球的直径为200～500nm。3.一种硫掺杂石墨烯包覆的双金属硫化物复合材料的制备方法，其特征是，将四价锡盐和二价镍盐在碱性条件下通过第一水热反应制备NiSn(OH)6前驱体，然后加入硫源和氧化石墨烯通过第二水热反应获得硫掺杂石墨烯包覆的双金属硫化物复合材料；第二水热反应中进行的反应过程包括NiSn(OH)6前驱体的硫化、氧化石墨烯的还原、石墨烯的硫掺杂。4.如权利要求3所述的制备方法，其特征是，四价锡盐为锡酸盐，二价镍盐为醋酸镍，碱性条件由溶液中添加氨水形成；或，四价锡盐和二价镍盐的摩尔比为1：0.9～1.1；或，水热反应的温度为80～120℃，时间为6～12h；或，NiSn(OH)6前驱体、硫源和氧化石墨烯的添加比例为0.2～0.3：2.5～5：5～15，mol：mol：g；或，溶剂热反应的溶剂为无水乙醇；或，溶剂热反应的温度为160～200℃，时间为12～24h。5.如权利要求3所述的制备方法，其特征是，将四价锡盐溶液与二价镍盐溶液混合均匀，再加入碱性溶液调节pH至碱性，然后进行水热反应；优选地，四价锡盐溶液中锡的浓度为1～15mmol/L；优选地，二价镍盐溶液中镍的浓度为0.5～7.5mmol/L；或，将NiSn(OH)6前驱体加入至有机溶剂中分散均匀，再加入硫源混合至硫源溶解，然后加入氧化石墨烯分散液混合均匀，再进行溶剂热反应。6.一种权利要求1或2所述的硫掺杂石墨烯包覆的双金属硫化物复合材料或权利要求3～5任一所述的制备方法获得的硫掺杂石墨烯包覆的双金属硫化物复合材料在钠离子电池中的应用。7.一种钠离子电池负极，其特征是，包括活性材料、导电材料和粘结剂，所述活性材料为权利要求1或2所述的硫掺杂石墨烯包覆的双金属硫化物复合材料或权利要求3～5任一所述的制备方法获得的硫掺杂石墨烯包覆的双金属硫化物复合材料。8.如权利要求7所述的钠离子电池负极，其特征是，活性材料、导电材料和粘结剂的质量比为65～75：15～25：5～15；或，所述导电材料为乙炔黑；或，所述粘结剂为羧甲基纤维素钠。9.一种钠离子电池，其特征是，包括正极、负极和电解液，所述负极为权利要求7或8所述的钠离子电池负极。10.如权利要求9所述的钠离子电池，其特征是，电解液中的溶质为NaPF6、NaClO4或CF3NaO3S；或，电解液中的溶剂为二乙二醇二甲醚、碳酸亚乙酯与碳酸二乙酯的混合物、四乙二醇2CN113346064A权利要求书2/2页二甲醚；优选地，电解液中，溶质为NaPF6，溶剂为二乙二醇二甲醚。3CN113346064A说明书1/8页硫掺杂石墨烯包覆的双金属硫化物复合材料及制备方法与其在钠离子电池中的应用技术领域[0001]本发明属于无机/石墨烯复合材料合成技术领域，涉及硫掺杂石墨烯包覆的双金属硫化物复合材料及制备方法与其在钠离子电池中的应用。背景技术[000