[发明专利]一种新型金属硫属化物固溶体电极材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种新型金属硫属化物固溶体电极材料，其特征在于，所述电极材料在微观上呈枝-叶状的结构，由碳网络支架作为“枝”和金属硫属化物固溶体纳米片为“叶”组成，所述电极材料具有由CNS@CoSX@C表示的化学组成，其中X为非金属元素Se或Te。

2.根据权利要求1所述新型金属硫属化物固溶体电极材料，其特征在于，所述碳网络支架为聚丙烯腈膜衍生的碳纤维支架、细菌纤维素衍生的碳纤维支架、生物质灯芯草衍生的空心碳管支架、碳布或石墨毡；所述金属硫属化物固溶体为Co基固溶体。

3.一种如权利要求1所述新型金属硫属化物固溶体电极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)将制备好的碳网络支架浸泡到含有钴源的2-甲基咪唑水溶液中浸泡0.5～3h后，然后将得到的产物依次用去离子水和无水乙醇洗涤、干燥，获得枝-叶状的CNS@ZIF-67复合材料；

2)将步骤1)制得的CNS@ZIF-67复合材料在保护气氛中升温至200～400℃保温1～6h后，再将其进行高温碳化处理，反应结束后自然降温，制备得到CNS@Co@C复合材料；

3)将步骤2)制得的CNS@Co@C和硫源分别置于两个瓷舟内并用一张锡箔纸进行包裹后，再将其在保护气氛中进行高硫化处理，反应结束后自然降温，制备得到CNF@CoS₂@C复合材料；

4)将步骤3)制得的CNS@CoS₂@C和硒粉或碲粉分别置于两个瓷舟内并用一张锡箔纸包裹后，然后将其在保护气氛中进行硒化或碲化处理，反应结束后自然降温，即得到所述的新型金属硫属化物固溶体电极材料。

4.根据权利要求3所述新型金属硫属化物固溶体电极材料的制备方法，其特征在于，所述钴源为硝酸钴、醋酸钴和氯化钴中的一种或多种；所述硫源为升华硫和/或硫脲。

5.根据权利要求3所述新型金属硫属化物固溶体电极材料的制备方法，其特征在于，所述含有钴源的2-甲基咪唑水溶液中钴源与2-甲基咪唑的摩尔量比为1:6～1:10。

6.根据权利要求3所述新型金属硫属化物固溶体电极材料的制备方法，其特征在于，所述CNS@Co@C与硫源的质量比为1:1～1:5；所述CNS@CoS₂@C与硒粉或碲粉的质量比为2:1～1:2。

7.根据权利要求3所述新型金属硫属化物固溶体电极材料的制备方法，其特征在于，所述高温碳化处理是以3～8℃/min的升温速率升至500～900℃，处理时间为0.5～5h；所述高温硫化处理的温度是以1～5℃/min的升温速率升至400～700℃，处理时间为0.5～5h。

8.根据权利要求3所述新型金属硫属化物固溶体电极材料的制备方法，其特征在于，所述硒化或碲化处理是以1～5℃/min的升温速率升至500～800℃，处理时间为0.5～5h。

9.根据权利要求3所述新型金属硫属化物固溶体电极材料的制备方法，其特征在于，所述保护气氛为氩气或氮气。

10.如权利要求1或2所述的新型金属硫属化物固溶体电极材料或如权利要求3～9任一项所述的方法制备的新型金属硫属化物固溶体电极材料在钠离子电池中的应用。