[发明专利]一种双阴离子钴基硒硫化物及其制备方法

说明书

一种双阴离子钴基硒硫化物及其制备方法；该双阴离子钴基硒硫化物的化学通式是Co_0.85Se_1‑xS_x@rGO，其中，0＜x≤0.5。其制备方法首先采用钴盐与2‑甲基咪唑反应生成前驱体，然后将前驱体和氧化石墨烯混合，使前驱体附着在氧化石墨烯表面，最后加入硫源和硒源，进行水热反应，同步实现硫源和硒源与前驱体中钴结合形成还原氧化石墨烯均匀缠绕、体相S掺杂的Co_0.85Se颗粒，即得到所述双阴离子钴基硒硫化物，采用该双阴离子钴基硒硫化物制备的电池负极材料具有良好的导电性能和优异的循环稳定性。

技术领域

本发明属于钠离子电池负极材料领域，具体涉及一种双阴离子钴基硒硫化物及其制备方法。

背景技术

随着化石能源的不可逆消耗，新能源越发成为人们生活中不可或缺的部分，其中锂离子电池的应用最为普遍。然而随着锂资源的不断消耗，匮乏的锂资源已严重限制了未来锂离子电池的大范围应用。钠资源地球储量丰富，相对价格低廉，钠离子电池也日益成为学术界及产业界开发的重点。但是，钠离子电池仍存在着能量密度低的问题，不符合未来高比能和高功率的方向发展，这就要求开发高容量的钠离子电池电极材料。

高容量的锂离子电池负极材料主要有硅基材料、金属氧化物、金属硫化物和金属硒化物等。但是，由于钠离子的离子半径（r=1.06 Å）大于锂离子的离子半径（r=0.76 Å），以至于适用于锂离子电池的电极材料不一定适用于钠离子电池。其中，金属硒化物，不仅既适用于锂离子电池又适用于钠离子电池，而且比容量较高，但仍存在着导电率低，相对金属硫化物容量欠佳的问题。

CN105390674A公开了一种钠离子电池二硒化铁/硫掺杂石墨烯负极复合材料及制备方法，该复合材料的由二硒化铁纳米颗粒均匀分散在硫掺杂石墨烯表面构成的三维复合结构。相较于单一的二硒化铁材料，明显改善了电极材料的倍率性能和循环稳定性能，同时，其提供的制备方法也有效避免了二硒化铁颗粒的团聚因此的无规则形貌，尤其是水晶簇形貌的产生。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服以上不足，本发明提供一种双阴离子钴基硒硫化物及其制备方法。所述双阴离子钴基硒硫化物呈空心多面体，其表面由氧化石墨烯均匀缠绕，形成稳定的三维结构，有利于提高材料的导电性，其中空结构可有效缓解作为负极材料时充放电过程中的体积膨胀，提高负极材料的循环稳定性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种双阴离子钴基硒硫化物，其化学通式是Co_0.85Se_1-xS_x@rGO，其中，0＜x≤0.5。

优选的，所述双阴离子钴基硒硫化物中，Co_0.85Se_1-xS_x呈粒径为200~400 nm的空心多面体，并由还原氧化石墨烯均匀缠绕。

上述双阴离子硒硫化物的制备方法，其首先采用钴盐与2-甲基咪唑反应生成前驱体，然后将前驱体和氧化石墨烯混合，使前驱体附着在氧化石墨烯表面，最后加入硫源和硒源，进行水热反应，同步实现硫源和硒源与前驱体中钴结合形成表层还原氧化石墨烯均匀缠绕、体相S掺杂的Co_0.85Se颗粒。

优选的，所述制备方法包括以下具体步骤：

（1）将2-甲基咪唑溶液加入Co盐溶液中，静置，固液分离，洗涤固体，干燥得前驱体；

（2）将硒粉均匀分散于溶剂I中，然后加入还原剂，反应至无气泡产生得到硒源溶液；

（3）将所述前驱体和氧化石墨烯分散于溶剂II中形成悬浊液，加入硫源溶液和硒源溶液形成反应液，升温至150~200℃，反应4~30h。