[发明专利]NiS2

说明书

本发明涉及纳米片组装的NiS₂@CoS₂@C分级纳米空心球及其制备方法，作为锂离子电池负极活性材料，其直径为300～350纳米，由长度为50～70纳米的NiS₂@CoS₂纳米片组装而成，纳米片表面被碳层包覆，碳层厚度为2～5纳米，NiS₂@CoS₂@C分级空心球内腔直径为120～240纳米。将NiS₂@CoS₂@C分级纳米空心球前驱体包覆二甲基咪唑后进行高温碳化和硫化处理即可获得NiS₂@CoS₂@C分级纳米空心球。本发明的有益效果是：表现出杰出的循环稳定性的良好的倍率性能是高倍率、长寿命锂离子电池的潜在应用材料。其次，本发明工艺简单，合成时间短，条件温和，符合绿色化学的要求，利于市场化推广。

技术领域

本发明属于纳米材料与电化学器件技术领域，具体涉及纳米片组装的NiS₂@CoS₂@C分级纳米空心球及其制备方法，该材料可作为锂离子电池负极活性材料。

背景技术

随着社会的高速发展，我们对于物质生活中各方面要求都不断的在提升，其中对于能源的大量需求体现的尤为突出，在先进高效的储能器件要求上也越来越高。锂离子电池作为新型储存器，已经被广泛应用于各种便携式电子设备和汽车。目前商用的锂离子电池负极材料是石墨，但由于其较低的理论容量，还是大大的限制了它的应用。因此，我们还需要在锂离子电池负极材料上进行不断的创新。

混合过渡金属硫化物作为锂离子电池负极材料是具有发展前景的，它不仅具有高的理论比容量，相比于传统硫化物还具有以下优点：由于含有两种不同的金属原子而它们具有不同的膨胀系数，因此会产生协同效应；混合过渡金属硫化物能与更多的锂离子结合，进而能有更多的可逆的电化学发生；电子在阳离子之间活化能更低，导电性相比单原子更好；具有丰富的氧化还原电位。

相对于碳质材料，过渡金属硫化物材料具有更加杰出的电化学稳定性和热稳定性，为获得优异的循环性能提供了基础。其中作为纳米级别空心球结构的NiS₂@CoS₂@C材料具有更大的比表面积，进而能够增大电解液与材料的接触面积使反应更加充分，还能增大锂离子的扩散速度和容纳在充放电过程中材料的体积膨胀，是十分具有应用潜力的锂离子电池负极材料之一。近年来，NiS₂@CoS₂材料作为锂离子电池负极材料已被研究，但是纳米空心球结构的NiS₂@CoS₂电极材料仍未见报道。

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空心纳米球结构的NiS₂@CoS₂@C材料及其制备方法，该方法工艺简单，所制备的NiS₂@CoS₂@C纳米空心球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：NiS₂@CoS₂@C分级纳米空心球，其直径为300～350纳米，由长度为50～70纳米的NiS₂@CoS₂纳米片组装而成，纳米片表面被碳层包覆，碳层厚度为2～5纳米，NiS₂@CoS₂@C分级空心球内腔直径为120～240纳米。

所述的NiS₂@CoS₂@C分级纳米空心球的制备方法，将NiS₂@CoS₂@C分级纳米空心球前驱体包覆二甲基咪唑后进行高温碳化和硫化处理即可获得NiS₂@CoS₂@C分级纳米空心球。

按上述方案，所述的NiS₂@CoS₂@C分级纳米空心球前驱体采用以下方法制得，包括有以下步骤：