[发明专利]一种电池负极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种用于电池负极的双金属硫基材料及其制备方法，将高比容量的金属锗或硅在高稳定金属-硫链骨架中进行原子级分散，具有优异的循环稳定性及大倍率特性，其特征在于：

(1)双金属硫基负极材料化学式可以表示为AMS₃，其中A包括锗、硅的一种或多种，M包括Ti，Zr，V，Nb的一种或多种，由高导电高稳定的MS₃链骨架和A-S弱键形成链状空旷晶体结构，利于钠离子快速脱嵌；

(2)金属锗或硅原子级分散到刚性MS₃链骨架中能够有效避免硅、锗团聚和电化学过程中的膨胀效应，进而提高负极稳定性。

2.根据权利要求1中所述的双金属硫基材料，其特征在于，尺寸为5纳米至100微米，形状为颗粒状、片状、棒状或三维多孔状。

3.权利要求1中所述的双金属硫基材料的制备主要包括以下两个步骤：

(1)双金属硫基材料前驱体合成：将特定比例的金属A、金属M、硫用相应混合方法混合均匀，干燥获得前驱体材料。

(2)双金属硫基材料的制备：将(1)中得到的前驱体材料置于惰性氛围或真空环境中，进行热处理，得到双金属硫基材料。

4.如权利要求3所述的双金属硫基材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述金属A和金属M的总和与硫的摩尔比在1∶1～1∶3之间。

5.如权利要求3所述的双金属硫基材料前驱体的制备方法，其特征在于，步骤(1)混合方式包括研磨、球磨、棒磨。

6.如权利要求3所述的双金属硫基材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述热处理温度为400～900℃，处理时间为0.5～24h。

7.如权利要求3所述的双金属硫基材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述热处理的升温过程中，升温速度为3～20℃/min。

8.如权利要求3所述的双金属硫基材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述惰性气氛包括氦气、氩气、氮气中的一种，或上述气体的混合气。

9.如权利要求3所述的双金属硫基材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述真空环境中压强为5×10^-5Pa～1kPa。

10.一种双金属硫基负极材料，其特征在于，包括导电添加剂、粘结剂和权利要求1-9所述的双金属硫基材料。

11.根据权利要求1～10所述的双金属硫基材料和双金属硫基负极材料的应用，包括钠离子电池、锂离子电池、钾离子电池、锂硫电池、钠硫电池、超级电容器和光电转换器件等。