[发明专利]复合硫化物及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种复合硫化物及其制备方法和应用，所述制备方法包括：将前驱体和硫源在450℃至650℃进行热处理，以得到所述复合硫化物，其中，所述前驱体包括XSb，X包括Ga和/或In。本发明在特定的温度下将前驱体和硫源进行热处理，制备复合硫化物，制备得到的复合硫化物具有优异的低温性能。采用所述复合硫化物制备得到的钠离子电池具有较高的首圈比容量、较好的倍率性能、较好的循环稳定性和优异的低温电化学性能。

技术领域

本发明属于电池技术领域，涉及一种复合硫化物及其制备方法和应用。

背景技术

随着能源问题日益严峻，太阳能、风能和热能等新能源逐渐成为研究的热点，其中，开发大型储能设备对实际的生活和生产至关重要。锂离子电池作为一种能量转化效率高、质量轻、性能优异的化学储能设备，可以起到循环储能的作用，是目前使用最为广泛的新能源之一。但是，随着锂电池产品的大规模开发生产，锂资源储量难以满足需求，阻碍了锂离子电池的进一步发展。因此，储量更为丰富，且储能机理与锂离子电池类似的钠离子电池成为未来大规模储能领域有潜力的候选者，受到了研究者们的广泛关注。

现有技术公开了一种钠离子电池及其制备方法，其将石墨烯、铜盐和锡盐等原料混合并烧结，制备得到负极材料，然后采用所述负极材料制备得到软包钠离子电池，成本较低，绿色安全，作为储能应用具有很大的优势。另一现有技术方案将二硫化锡沉积于椰壳炭的微孔中，然后包覆聚吡咯作为负极材料制备钠离子电池，能够缓解硫化锡的体积膨胀效应，提高钠离子电池的循环性能。还有一现有技术方案将以MOF作为前驱体，在高温下硒化制备双金属硒化物负极材料，采用所述制备方法制备得到的双金属硒化物负极材料在钠离子电池中具有较好的循环性能。

现有技术方案提供了多种钠离子电池的制备方法，并通过包覆和多金属共掺杂的方式改善钠离子电池的性能，但是，目前制备得到的钠离子电池在低温下的钠离子扩散速率较低，容量较差，且制备工艺复杂，限制了钠离子电池在实际中的应用；因此，开发出一种低温下具有较好电化学性能的钠离子电池具有重要意义。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种复合硫化物及其制备方法和应用。本发明在特定的温度下将前驱体和硫源热处理，制备复合硫化物，制备得到的复合硫化物具有优异的低温性能。采用所述复合硫化物制备得到的钠离子电池具有较高的首圈比容量、较好的倍率性能、较好的循环稳定性和优异的低温电化学性能。

本发明中，“室温”指25℃，“低温”指-20℃。

本发明中原位复合指将两种不同的化合物的混合物通过一次反应同时获得，且实现分子级别的混合。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种复合硫化物的制备方法，所述制备方法包括：

将前驱体和硫源在450℃至650℃进行热处理，以得到所述复合硫化物，

其中，所述前驱体包括XSb，X包括Ga和/或In。

本发明中热处理温度为450℃至650℃，例如可以是450℃、460℃、470℃、480℃、490℃、500℃、520℃、550℃、580℃、600℃、620℃或650℃等。

本发明在特定的温度下将前驱体GaSb和/或InSb和硫源进行热处理，通过气固体反应，在热力学驱动下使硫原子扩散入GaSb和/或InSb晶格，转变成锑镓硫化物和/或锑铟硫化物，并使二者原位复合，制备得到的复合硫化物具有较高的首圈比容量、较好的循环稳定性和优异的低温电化学性能。