[发明专利]硫化镍/碳纳米管柔性复合薄膜材料在锂离子电池负电极中的应用

说明书

本发明公开了一种硫化镍/碳纳米管柔性复合薄膜材料锂离子电池电极中的应用，所述复合薄膜材料按以下步骤制备：将尿素和硝酸镍加入乙醇的水溶液中，再加入硅氧化物/碳纳米管薄膜，常温浸泡取出，置于烘箱中于100℃‑110℃反应10‑15h，室温自然冷却，洗涤干燥后得到硅酸盐/碳纳米管薄膜备用；将去离子水与乙醇混合，加入Na₂S作为硫源，配制成浓度为1～2.5mg/mL溶液，将硅酸盐/碳纳米管薄膜浸泡于上述溶液中，于150‑200℃条件下反应10‑15h，自然冷却，洗涤干燥，即得到硫化镍/碳纳米管柔性复合薄膜材料。所述硫化镍/碳纳米管柔性复合薄膜材料可直接用作锂离子电池负极材料。

技术领域

本发明涉及材料化学技术领域，特别是涉及一种硫化镍/碳纳米管柔性复合薄膜材料在锂离子电池中的应用。

背景技术

在全球范围内，能源需求呈指数增长，因此它的可持续性引起了全世界的关注。可充电电池可以让大规模的能源储存得以实现，以适应日益增长的能源需求。商用锂离子电池(LIBs)具有能量密度高、安全性能好、输出电压高、功率密度高、循环寿命长、设计灵活性高和环保等优点，应用领域不断扩大。锂离子电池技术已经占据了便携式移动电子市场，广泛应用于手机、手提电脑、数码相机等小型电子设备，近年来在小中型动力电池领域也发挥着越来越重要的作用。但是目前商业化锂离子电池的性能仍不能满足消费者的需求。离子电池负极材料是锂离子电池的重要组成部分，对电池的电化学性能起着至关重要的作用。

金属硫化物特别是硫化镍由于其自然储量大，成本低，导电性好，理论容量高等优势，被作为一种极有前景的锂离子电池负极材料。然而，在充放电循环过程中，锂离子的不断嵌入和脱出，转换反应中由于其本身固有的热力学和动力学阻碍，导致了硫化镍有限的可逆容量和较差的循环寿命。将片状硫化镍引入到碳纳米管中，组成新型的复合体系，期望碳纳米管在整体材料中可以起到支架的作用，有效提高整体材料导电性的同时，也在一定程度上缓解电池在循环过程中面临的体积变化的问题，以此提高硫化镍/碳纳米管复合材料在锂离子电池负极材料的应用潜能。

现代社会中柔性电子设备需求的日益增长，在能源储存技术中起到关键作用的柔性和自支撑的且具备较高电化学性能的电极材料就逐渐引起了人们的关注。为了满足实际需求，对于电极材料，就势必要求其具有较高的柔性、耐用度、较低的成本同时还应具有较高的电化学性能。然而，纵观当前该类材料的现状，大多数以粉体的形式存在，并不能满足柔性器件大规模产业化的要求。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供硫化镍/碳纳米管柔性复合薄膜材料在锂离子电池负电极中的应用。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

本发明的硫化镍/碳纳米管柔性复合薄膜材料在锂离子电池负电极中的应用，

所述硫化镍/碳纳米管柔性复合薄膜材料中，部分薄片状硫化镍呈簇状包裹在碳纳米管上，部分薄片状硫化镍均匀分布在碳纳米管束之间，部分碳纳米管呈现裸露形式，硫化镍片状物堆积形成开放式三维多孔结构；

所述硫化镍/碳纳米管柔性复合薄膜材料按照以下方法制备：

步骤1，将尿素和硝酸镍加入乙醇的水溶液中，混合均匀后，再加入硅氧化物/碳纳米管薄膜，常温浸泡12-48h后，将其取出，置于烘箱中于100℃-110℃反应10-15h，室温20-25℃自然冷却后，经去离子水洗涤、干燥后，得到硅酸镍/碳纳米管薄膜备用；

步骤2，将去离子水与乙醇按体积比为(4-5):1混合，加入Na₂S作为硫源，配制成Na₂S的浓度为2.0～2.2mg/mL的混合溶液，将步骤1得到的硅酸盐/碳纳米管薄膜浸泡于所述混合溶液中，于150-200℃条件下反应10-15h，室温20-25℃自然冷却后，经去离子水洗涤、干燥后，得到硫化镍/碳纳米管柔性复合薄膜材料。