[发明专利]纳米片硫化物空心球及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种纳米片硫化物空心球及其制备方法和应用，该纳米片硫化物空心球包括空心球体和多片纳米片，多片纳米片分布于空心球体的表面，空心球体的平均直径为300‑400nm，纳米片满足：平均长度为25‑40nm，平均厚度为0.5‑1nm；纳米片硫化物空心球的成分为硫化钴、硫化镍和硫化钴镍中的至少一者。该纳米片硫化物空心球具有优异的电化学性能，进而能够作为锂电池的电极材料使用，同时该制备方法具有工序简单和原料易得的优点。

技术领域

本发明涉及纳米材料，具体地，涉及一种纳米片硫化物空心球及其制备方法和应用。

背景技术

随着社会能源短缺及人类对能源需求的日益增加，传统能源在储量、能源效率、环境污染及成本等方面的约束日益凸显。因此迫切需求一些高能量，高功率密度的储能材料来解决能源危机，锂离子电池作为储能器件应运而生。锂离子电池具有电压高，体积小，电容量大和无污染等优点；但是在锂离子电池中，石墨类负极材料达到372mAh/g的理论容量极限值，严重制约了动力电池的发展。

硫化物具有较高的理论容量、低成本、优越的安全性能、易于制得等优点；在负极材料中作为高容量高倍率性能材料有很好的应用前景。但是，硫化物材料具有在充放电过程导电性差，首次库伦效率低，材料结构不稳定，易粉粹和团聚，从而导致电池容量的迅速衰减等缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种纳米片硫化物空心球及其制备方法和应用，该纳米片硫化物空心球具有优异的电化学性能，进而能够作为锂电池的电极材料使用，同时该制备方法具有工序简单和原料易得的优点。

为了实现上述目的，本发明提供了一种纳米片硫化物空心球，该纳米片硫化物空心球包括空心球体和多片纳米片，多片纳米片分布于空心球体的表面，空心球体的平均直径为300-400nm，纳米片满足：平均长度为25-40nm，平均厚度为0.5-1nm；纳米片硫化物空心球的成分为硫化钴、硫化镍和硫化钴镍中的至少一者。

本发明还提供了一种上述的纳米片硫化物空心球的制备方法，其特征在于，制备方法为：

1)将金属源、硫源、二氧化硅球、尿素和水进行接触反应，接着后处理以制得黑色沉淀；

2)将黑色沉淀进行热处理以制得黑色粉末；

其中，金属源为钴源和/或镍源。

本发明进一步提供了一种上述的纳米片硫化物空心球在可充锂离子电池中的应用。

在上述技术方案中，本发明以二氧化硅球作为模板，以硫源作为配位剂，在水体系中进行高温反应以制得含有硫化钴、硫化镍和硫化钴镍中的至少一者的纳米片硫化物空心球，该空心球的粒径为300-400nm。经过电化学检测得知该纳米材料具有优异的电化学性能，进而能够作为锂电池的电极材料使用。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是检测例1中A1的扫描电镜图；

图2是检测例1中A6的透射电镜图；

图3是检测例1中A7的扫描电镜图；

图4是检测例1中A1的透射电镜图；

图5是检测例1中A6的扫描电镜图；

图6是检测例1中A7的透射电镜图；

图7是检测例1中A1的XRD图；

图8是检测例1中A6的XRD图；