[发明专利]一步法合成的Cu2

说明书

本发明公开了一种由一步法合成的Cu₂S空心球，其是以乙酰丙酮铜、硫脲为原料，在不使用添加剂的条件下，经简单溶剂热法合成由纳米粒子组成的空心球。本发明由Cu₂S粒子组成空心球能有效的缩短钠离子的传输路径，且空心的结构可以有效的抑制钠离子嵌入和脱出过程中的材料的体积膨胀问题，因而以其作为负极材料制备的电极可展现出良好的倍率性能和长循环稳定性，可用于制备钠离子电池，富有应用前景。

技术领域

本发明具体涉及一种一步法合成的Cu₂S空心球及其在作为高倍率钠离子电池负极材料中的应用。

背景技术

迄今为止，随着化石能源的消耗，锂离子电池已经广泛地被研究和应用在各种电子设备中，特别是在电动汽车等交通工具方面。然而锂金属储量有限和价格较高限制了锂电池的进一步发展。相比之下，钠离子电池凭借地球上金属钠的储量丰富、成本较低等优点，大有取代锂电池的趋势。然而，钠离子电池本身的一些缺点也限制了其发展，例如与锂离子相比较，钠离子电池具有较为迟缓的电化学反应机理。因此开发容量高、循环寿命长的钠离子负极材料已显得很重要。而目前还未有在没有表面活性剂的情况下，经一步溶剂法合成Cu₂S空心球的相关报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种一步法合成的Cu₂S空心球及其在作为高倍率钠离子电池负极材料中的应用。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种一步法合成的Cu₂S空心球，其是将质量比为0.5-1:1的乙酰丙酮铜、硫脲于无水乙醇中搅拌溶解，然后于200℃水热反应24h后取出，冷却至室温，再经离心、洗涤、烘干，制得由纳米粒子组成的Cu₂S空心球。

所述Cu₂S空心球可用于作为高倍率钠离子电池负极材料。

本发明的显著优点在于：

（1）本发明采用特殊的铜源，乙酰丙酮铜，通过简单的一步溶剂热法制备出由Cu₂S纳米粒子组成的分等级空心球。其由Cu₂S粒子组成空心球可有效的缩短钠离子的传输路径，同时，其空心结构可以有效的抑制钠离子嵌入和脱出过程中的材料的体积膨胀问题，因而可表现出良好的倍率性能和长循环稳定性。

（2）本发明提供了一种简单且无添加剂的一步溶剂热法制备纳米粒子组成的Cu₂S空心球的方法并将其应用作为钠离子电池负极材料。

附图说明

图1为实施例所制备Cu₂S空心球的XRD图。

图2为实施例所制备Cu₂S空心球的扫描电镜图（a、b）和透射电镜图（c、d）。

图3为实施例所制备Cu₂S空心球制备的钠离子电池的倍率性能图（a）及其在2 A g^-1的电流密度下的长循环性能图（b）。

具体实施方式

为了使本发明所述的内容更加便于理解，下面结合具体实施方式对本发明所述的技术方案做进一步的说明，但是本发明不仅限于此。

实施例

将0.26g乙酰丙酮铜、0.3g硫脲加入30mL乙醇中，搅拌1小时使其溶解，然后将溶液放进200 ℃的烘箱中反应24小时后取出，待其冷却至室温后，离心，用乙醇和去离子水洗涤数遍，再放进70℃真空烘箱中烘干，最终获得由纳米粒子组成的Cu₂S空心球。

图1为所得Cu₂S空心球的XRD图。从图中可以得出，所制备的Cu₂S是纯相。