[发明专利]一种二维碳纳米片负载金属硫化镍电极材料的制备方法

说明书

本发明属于二维纳米复合材料技术领域，公开了一种二维碳纳米片负载金属硫化镍电极材料的制备方法，包括：在水溶液中通过多巴胺包覆碱土金属氧化物，得到聚多巴胺包覆金属氢氧化物；高温煅烧聚多巴胺包覆金属氢氧化物得到片状碳包覆金属氧化物前驱体；将片状碳包覆金属氧化物前驱体依次进行镍阳离子交换和硫阴离子交换，得到碳包覆金属硫化镍。本发明提供的制备方法，达到了增加电极材料的导电性，有效的提高活性位点，促进电化学反应速率，也抑制了电极材料在充放电过程中的粉化现象的发生，从本质上提高了电极材料的循环稳定性的技术效果，同时，原料价格低廉易获取，制备工艺简单，条件温和，适合大规模工业化生产。

技术领域

本发明涉及二维纳米复合材料技术领域，特别涉及一种二维碳纳米片负载金属硫化镍电极材料的制备方法。

背景技术

高性能锂电池的阴极材料采用金属氧化物和金属硫化物，过渡金属硫化物，如CoS2、Ni3S2、Co9S8、NiS和MoS2，由于其丰富的可逆氧化还原反应，且具有较高的理论容量。然而，过渡金属硫化物仍然有着缺点：首先，在锂插入/提取过程中，金属硫化物的粉碎会导致容量快速下降，导致速率容量和循环稳定性较差；其次，固体电解质界面膜的形成伴随着电解质的降解，会导致库仑效率降低；第三，与重复的锂吸收和去除过程、颗粒断裂和电接触损失相关的大体积变化导致金属硫化物基阳极的容量衰减。

发明内容

本发明提供一种二维碳纳米片负载金属硫化镍电极材料的制备方法，达到了增加电极材料的导电性，有效的提高活性位点，促进电化学反应速率，也抑制了电极材料在充放电过程中的粉化现象的发生，从本质上提高了电极材料的循环稳定性的技术效果。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种二维碳纳米片负载金属硫化镍电极材料的制备方法，包括

在水溶液中通过多巴胺包覆碱土金属氧化物，得到聚多巴胺包覆金属氢氧化物；

高温煅烧所述聚多巴胺包覆金属氢氧化物得到片状碳包覆金属氧化物前驱体；

将所述片状碳包覆金属氧化物前驱体依次进行镍阳离子交换和硫阴离子交换，得到碳包覆金属硫化镍。

进一步地，所述在水溶液中用多巴胺包覆碱土金属，得到聚多巴胺包覆金属氢氧化物包括：

在常温下将碱土氧化物和水混合于500ml的烧杯中反应24-36h，得到氢氧化物溶液；

向所述氢氧化物溶液中依次加入Tris试剂和盐酸多巴胺试剂，在常温下反应24-48h，得到第一溶液；

将所述第一溶液依次进行离心、蒸馏水洗涤、冷冻干燥处理，得到黑色的聚多巴胺包覆氢氧化物粉末。

进一步地，所述碱土金属氧化物、所述盐酸多巴胺与所述Tris试剂的质量比为1:1-2:0.3-0.4。

进一步地，所述高温煅烧所述聚多巴胺包覆金属氢氧化物得到片状碳包覆金属氧化物前驱体包括：

将所述黑色聚多巴胺包覆氢氧化物粉末置于管式炉中，在惰性氛围下，以2-10℃/min从室温升到700-900℃，并保温2-3h，而后自然冷却到室温，得到第一中间产物；

将所述第一中间产物依次进行离心洗涤、冷冻干燥得到碳包覆金属氧化物粉末。

进一步地，所述碱土金属氧化物为氧化镁或氧化钙。

进一步地，所述镍阳离子交换包括，

将所述片状碳包覆金属氧化物前驱体和镍盐以摩尔比为1:2-5的比例分散于水溶液中，在油浴70℃条件下溶液反应24-48h。

进一步地，所述镍阳离子交换中镍阳离子为硝酸镍或者硫酸镍或者氯化镍。

进一步地，所述硫阴离子交换包括：