[发明专利]四硒化二钴镍中空纳米棱柱材料及其制备方法和应用

说明书

本发明属于纳米材料与电化学技术领域，具体涉及一种四硒化二钴镍中空纳米棱柱材料及其制备方法，该材料可作为高容量长寿命锂离子或钠离子电池负极活性材料。包括有以下步骤：1)将镍钴前驱体称取125mg与0.111g二氧化硒粉末，溶于35ml苯甲醇溶液，在室温下充分搅拌；2)将步骤1)所得溶液转移到反应釜中，加热以进行溶剂热反应；3)将步骤3)所得产物离心过滤，反复洗涤所得沉淀物，烘干。本发明作为锂离子电池负极材料活性物质时，该中空纳米棱柱材料表现出优异的循环稳定性，以及很高的容量，是高功率、长寿命钠离子电池的潜在应用材料。

技术领域

本发明属于纳米材料与电化学技术领域，具体涉及一种四硒化二钴镍中空纳米棱柱材料及其制备方法，该材料可作为高容量长寿命锂离子或钠离子电池负极活性材料。

背景技术

随着全球经济以及人口的快速增长，环境污染和化石能源的过度消耗使得人们对绿色能源的需求与日俱增。锂离子电池由于能量密度高循环寿命长已广泛应用于手机，数码相机，笔记本电脑等便携设备中，同时最有望成为动力移动电源而广受关注。目前，作为已商业化的锂离子电池的负极材料，石墨的理论容量较低，而较低的容量成为限制锂离子电池在混合动力汽车以及纯电动汽车中的应用，因此，开发具有高容量长寿命的锂离子电池负极材料是当今环境友好型资源节约型地低碳经济时代锂离子电池研究的前沿和热点之一。纳米材料由于体积小、比表面积大、活性高，作为锂离子电池的电极材料时与电解液接触充分，锂离子、电子的脱嵌距离短，速度快作为锂离子电池电极材料时表现出显著的优势。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术而提出一种四硒化二钴镍中空纳米棱柱材料及其制备方法，其工艺简单，所得的四硒化二钴镍中空纳米棱柱材料具有优良电化学性能。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种四硒化二钴镍中空纳米棱柱材料，其为中空结构，所述纳米棱柱长1～1.5微米，宽150～250纳米。

所述的四硒化二钴镍中空纳米棱柱材料的制备方法，其特征在于包括有以下步骤：

1)将镍钴前驱体称取125mg与0.111g二氧化硒粉末，溶于35ml苯甲醇溶液，在室温下充分搅拌；

2)将步骤1)所得溶液转移到反应釜中，加热以进行溶剂热反应；

3)将步骤3)所得产物离心过滤，反复洗涤所得沉淀物，烘干。

按上述方案，所述的镍钴前驱体的制备方法是：

a)量取5g聚乙烯吡咯烷酮PVP粉末、质量比例为1:2的1.28g四水合醋酸镍与四水合醋酸钴粉末的混合，溶解于有机溶液中，在室温下充分搅拌；

b)将步骤a)所得溶液在冷凝回流的装置下加热反应；

c)将步骤b)所得产物离心过滤，洗涤所得沉淀物，烘干得到镍钴前驱体。

按上述方案，所述的聚乙烯吡咯烷酮PVP为PVP-K13、PVP-K17或PVP-K30，其中所述的PVP-K13、PVP-K17的MW～10000。

按上述方案，步骤b)所述的反应温度为80～90℃，反应时间为3～6小时。

按上述方案，步骤2)所述的反应温度为120～160℃，反应时间为8～24小时。

所述的四硒化二钴镍中空纳米棱柱材料作为锂离子或钠离子电池负极活性材料的应用。

本发明的中空纳米棱柱因其新颖独特的电化学和结构特点在储能应用中展现了许多优势，在锂离子电池中，中空结构为电极材料在充放电循环过程中发生的体积膨胀提供有效的缓冲空间，减缓结构的坍塌破裂从而提高电极材料的循环稳定性以及循环寿命。因此中空纳米棱柱结构非常适宜于应用在锂离子电池电极材料。