[发明专利]一种钾离子电池电极材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种钾离子电池的电极材料的制备方法，包括以下步骤：

1）用2-甲基咪唑锌盐ZIF-8包覆NiS₂纳米颗粒得到ZIF-8包裹的NiS₂复合物NiS₂@ ZIF-8；

2）用单宁酸刻蚀NiS₂@ ZIF-8得到内部具有空隙的摇铃状复合物Y-S NiS₂@ ZIF-8；

3）在硫蒸气气氛下，将Y-S NiS₂@ ZIF-8退火碳化酸洗去除硫化锌后得到Y-S NiS₂@C复合材料，即为钾离子电池的电极材料。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1）包括：将NiS₂纳米颗粒的分散液均匀分散到锌盐的甲醇溶液中，再加入二甲基咪唑的甲醇溶液，充分反应后，过滤，洗涤，干燥后得到ZIF-8包裹的NiS₂复合物NiS₂@ZIF-8；

所述的锌盐为硝酸锌、氯化锌、硫酸锌中一种或多种。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤2）包括：将单宁酸水溶液加入到NiS₂@ZIF-8分散液中，搅拌反应后，离心，洗涤沉淀，过滤干燥后得到内部具有空隙的NiS₂复合物Y-S NiS₂@ZIF-8；

所述的NiS₂@ZIF-8分散液的溶剂为水醇混合溶剂。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述的NiS₂@ZIF-8分散液的溶剂为水和乙醇混合溶剂。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤3）包括：将Y-S NiS₂@ZIF-8与硫粉按一定比例封密在真空石英管中，并将整个石英管置于高温下退火碳化后酸洗去除硫化锌后的产物为所述的Y-S NiS₂@C复合材料；

所述的Y-S NiS₂@ZIF-8与硫粉的比例为硫粉中硫元素的量大于Y-S NiS₂@ZIF-8中的硫元素量；

所述的退火碳化温度为500-800℃；

所述的酸洗用的酸为可溶解硫化锌的酸溶液。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于所述的Y-S NiS₂@ZIF-8与硫粉的质量比例为1:1。

7.权利要求1-6任一所述的制备方法制得的一种钾离子电池的电极材料，所述的电极材料，具有如下结构通式：Y-S NiS₂@C，其中，C表示碳壳层，NiS₂表示NiS₂化合物，Y-S表示具有摇铃状的核壳结构；

所述的碳壳层为空心球碳壳层，空心球碳壳层内部包覆有NiS₂；

所述的空心球碳壳和NiS₂之间保留有中空空隙。

8.根据权利要求7所述的钾离子电池的电极材料，其特征在于，

所述的NiS₂为纳米颗粒，其颗粒尺寸为100-150nm；

所述的NiS₂占所述的电极材料的总质量的30-70wt%；

NiS₂纳米颗粒的形貌为曲面球形颗粒。

9.根据权利要求8所述的钾离子电池的电极材料，其特征在于，所述的NiS₂占所述的电极材料的总质量的52.4wt%。