[发明专利]一种NiS2

说明书

本发明为一种NiS2@C/HC电极材料的制备方法及其应用，该制备方法采用溶剂热法制备了镍基前驱体Ni‑BMZ，将其均匀包裹在水热碳层(HC)中，之后与硫粉在高温下反应，成功制备了NiS₂@C/HC复合材料。采用本发明制备方法，无需添加表面活性剂或任何模板剂，大大缩短了制备周期，具有低温合成的特点。且在水系二次电池中表现出优异的倍率性能和循环稳定性。该制备方法成功制备出了具有独特豌豆状结构的NiS₂@C/HC。当与处理后的铁粉(TIP)电极相匹配形成NiS₂@C/HC//TIP水系二次电池后，具有高放电容量、显著的倍率性能和良好的循环稳定性。

技术领域：

本发明涉及水系二次电池电极材料合成技术领域，具体的是一种NiS₂@C/HC电极材料的 制备方法及其应用。

背景技术：

随着传统资源的大量消耗和枯竭，风能、太阳能等可再生能源逐渐引起人们的广泛关注。 由于可再生能源的不稳定性和间歇性，开发广泛的储能系统是必要的。在各种储能系统中， 水系二次电池提供了难能可贵的机会，目标是实现低成本、高安全性、快速离子迁移、高容 量和长寿命。尽管它们具有许多上述突出的优点，但其广泛使用受到电极体积膨胀大、结构 变形和倍率性能差的限制。在这种情况下，设计和制备具有合适结构的复合电极材料是当务 之急。

金属硫化物通常具有很高的理论容量，可以作为水系二次电池的候选材料。为克服碳材 料在容量方面的固有缺陷，在碱性电解液中工作的NiS₂受到越来越多的关注。然而，在反复 的充放电过程中，二硫化镍通常会出现纳米颗粒的自聚集或体积膨胀，由于导电性差，导致 电子和离子扩散迟缓，导致其放电容量、倍率能力和循环寿命较低。传统的NiS₂@C复合材 料的制备通常是以硫脲或硫化钠为硫源，采用非原位碳包覆的方法，制备过程繁琐、费时、 不友好。如何用绿色高效的方法合成NiS₂@C复合材料具有一定的挑战性，尤其是原位碳涂 层和非原位碳涂层技术的结合。

发明内容：

为了克服现有技术中的缺陷，本发明提供了一种NiS₂@C/HC电极材料的制备方法及其应 用。该制备方法采用溶剂热法制备了镍基前驱体Ni-BMZ，将其均匀包裹在水热碳层(HC)中， 之后与硫粉在高温下反应，成功制备了NiS₂@C/HC复合材料。采用本发明制备方法，无需添 加表面活性剂或任何模板剂，大大缩短了制备周期，具有低温合成的特点。且在水系二次电 池中表现出优异的倍率性能和循环稳定性。

本发明解决所述技术问题采用的技术方案是：

一种NiS₂@C/HC电极材料的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：

步骤1：将物质的量比为2:5～4:5的NiSO₄·6H₂O和苯并咪唑加入水和乙醇(体积比为1： 1)的混合溶液中，恒速磁力搅拌至溶解，获得混合物。

步骤2：然后将上述混合物转移到聚四氟乙烯的高压反应釜中，在160～200℃的鼓风干 燥箱中放置3～5h，冷却到室温后，通过离心法得到绿色前驱体(Ni-BMZ)。

步骤3：将绿色前驱体重新分散到0.03～0.07M的葡萄糖水溶液中，并转移到反应釜中， 在110～130℃下反应3～5h，离心后得到Ni-BMZ/HC复合材料。

步骤4：将物质的量比为1:2～1:4的Ni-BMZ/HC复合材料和硫粉混合研磨成均匀的粉末。 将均匀粉末在Ar气氛下于480～520℃管式炉中焙烧1～3h，得到原位碳和非原位碳比例为 1：0.7～1：2.2的NiS₂@C/HC电极材料。

上述制备方法获得的NiS₂@C/HC电极材料具有独特的豌豆状的结构，也可称为豆角状， HC相当于豌豆皮，NiS₂@C相当于中间的豌豆球。