[发明专利]一种锂离子电池用负极材料NiCo2S4纳米六角片及其制备方法

说明书

本发明属于锂离子电池技术领域，具体为一种锂离子电池用负极材料NiCo₂S₄纳米六角片及其制备方法。本发明的锂离子电池用负极材料为双元过渡金属硫化物NiCo₂S₄纳米六角片，该材料采用共沉淀法和气相硫化法制备，NiCo₂S₄纳米六角片边长约1.35μm，厚度约30nm。该负极材料表现出优异的电化学性能：具有高比容量和稳定的循环性能，是优异的锂离子电池用负极材料。而且，该材料还可广泛用于钠离子电池、超级电容器、光催化或太阳能电池等。制备方法具有较好的普适性，制备过程简单，可重复性好，克服了传统硫化物合成方面存在的工艺复杂、可重复性差、低产、对环境存在污染等缺点。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及锂离子电池的负极活性材料及其制备方法。

背景技术

随着锂离子电池技术的蓬勃发展，至今锂离子电池作为二次电池已经占领了小型电子产品市场。但近年来为了实现大型储能设备的实际化应用，比如电动车和混合电动车，要求电池具备更高的能量密度和功率密度。而负极材料对电池性能起着决定性作用，由于商业化石墨低的理论容量（372mAh g^-1）无法满足需求，因此具有高容量和长循环的新型锂离子电池用负极材料亟待开发。

过渡金属硫化物凭借其高容量和低成本成为新一代锂离子电池用负极材料，并得到了广泛的研究。NiCo₂S₄是尖晶石结构，属于立方晶系，是一种双元过渡金属硫化物，具有更高的导电性和电化学活性，在电化学领域存在潜在的应用前景。目前大多数科研工作者采用水热法、溶剂热法、微波辅助法制备NiCo₂S₄，这些方法耗时长、工艺复杂，且制备的材料形貌不规则、结晶性差、纯度低（S. Peng, L. Li, C. Li, H. Tan, R. Cai, H. Yu, S.Mhaisalkar, M. Srinivasan, S. Ramakrishna and Q. Yan, Chem. Commun., 2013,49, 10178；Y. Xiao, Y. Lei, B. Zheng, L. Gu, Y. Wang and D. Xiao, RSC Adv.,2015, 5, 21604；H. Wan, J. Liu, Y. Ruan, L. Lv, L. Peng, X. Ji, L. Miao and J.Jiang, ACS Appl. Mater. Interfaces, 2015, 7, 15840.）。本发明提出采用共沉淀法和气相硫化法制备的新型锂离子电池用负极材料NiCo₂S₄纳米六角片，是单一相，结晶性好，是一种具有高比电容量和优良循环性能的电极材料。

发明内容

本发明的目的在于提出一种性能优异的用于锂离子电池的负极材料NiCo₂S₄纳米六角片及其制备方法。

本发明提出的用于锂离子电池的负极材料，为双元过渡金属硫化物NiCo₂S₄纳米六角片，六角片边长约1.35μm，厚度约30nm。

本发明提出的NiCo₂S₄纳米六角片材料，为粉末形式。

经研究表明，此类材料具有良好的电化学性能，作为电极的活性材料，可广泛用于锂离子电池、钠离子电池、超级电容器、光催化或太阳能电池等。尤其可作为高性能锂离子电池用负极材料。

本发明还提供上述NiCo₂S₄纳米六角片的制备方法，具体步骤为：