[发明专利]一种ZnIn2

说明书

本发明提供了一种ZnIn₂S₄钠离子电池负极材料及其制备方法，具体地将前驱液转移至50 mL聚四氟乙烯反应釜中，将反应釜置于充满惰性气体的容器中，向前驱液中通入惰性气体10~30min，以驱赶前驱液中的溶解氧，避免了氧对Zn的影响，获得了结晶性良好的具有均匀的微米花球形微观形貌的大尺度ZnIn₂S₄颗粒。

技术领域

本发明涉及一种钠离子电池负极材料及其制备方法，具体涉及一种ZnIn₂S₄钠离子电池负极材料及其制备方法。

背景技术

在众多的钠离子电池(SIBs)负极材料中，硫化锌(ZnS)是一种极具吸引力的负极材料，其工作电压小于1V(相对Na/Na⁺)，理论比容量为575mAh g^-1，脱嵌钠离子的主导反应机制为转化 /合金化。然而，ZnS作为SIBs电池负极材料由于电极材料内部离子导电性差，钠离子扩散动力学缓慢，导致长循环稳定性差和容量保持率低。申请人已经将电化学活性的金属掺入铜基硫化物中构建新的结构，其可作为原位引入的缓冲介质，在重复脱嵌钠离子的过程中稳定铜基硫化物的结构，进而使铜基硫化物具有优异的电化学性能，但是因为锌基硫化物中锌为活泼性金属，是否能和电化学活性的金属尚未被研究。

硫化铟锌(ZnIn₂S₄)是一种重要的三元铟基硫化物半导体材料，具有合适的能带结构和带隙，因此具有较好的可见光催化活性，而且其稳定性超出人们的预期，在可见光催化领域有着十分重要的应用，且比常用的CdS半导体更稳定，是一种很有潜力的可见光产氢光催化剂，因此现有制备ZnIn₂S₄的方法都是为了获得半导体量子点。但是量子点晶胞尺寸小，不能满足离子半径较大的Na⁺的嵌入和脱出，且在制备的过程中Zn性质活泼，易被外界气氛影响，进而影响其结晶效果和形貌。因此必须通过合适的制备工艺获得大尺寸和具有便于Na⁺的嵌入和脱出形貌的ZnIn₂S₄晶体结构。

申请人已经将具有电化学活性的金属掺入铜基硫化物中构建新的结构，其可作为原位引入的缓冲介质，在重复脱嵌钠离子的过程中稳定铜基硫化物的结构，进而使铜基硫化物具有优异的电化学性能，但是因为锌基硫化物中锌为活泼性金属，是否能和电化学活性的金属尚未被研究。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种ZnIn₂S₄钠离子电池负极材料的制备方法。包含以下步骤，具体如图1所示：

1)制备ZnIn₂S₄前驱体溶液；

2)将ZnIn₂S₄前驱体溶液惰性气氛的保护下进行水热反应；

3)将ZnIn₂S₄水热反应产物进行离心、清洗后进行冷冻干燥获得前驱体粉末；

4)将前驱体粉末在惰性气体的保护下进行退火处理。