[发明专利]一种ASx

说明书

本发明公开了一种AS_x/BS_y复合异质电极材料及其制备方法和应用，所述电极材料在微观上呈中空的核壳结构，核和壳层均由复合型硫化物AS_x/BS_y构成；所述核和壳层中的A分别独立选自Ni或Co；所述核和壳层中的B分别独立选自Cu、Sb或Bi。本发明制得的AS_x/BS_y复合异质结构电极材料具有较高的比电容，且循环多次后仍有良好的保留性，显示出较好且循环稳定的电化学性能，且在超高倍率下仍然具有很好的结构稳定性和循环寿命。本发明操作简单便捷并且安全系数较高，原材料成本低廉，反应条件也更加容易实现，便于商业化应用，在钠离子电池中展现出了巨大的应用前景。

技术领域

本发明属于钠离子电池材料技术领域，具体涉及一种ASx/BSy复合异质电极材料及其制备方法和应用。

背景技术

随着现代社会的快速发展，以化石燃料为原料的传统能源已不能满足日益增长的需求。与此同时，使用化石燃料及其有限资源所造成的环境后果，激发了人们对风能、太阳能和地热能等可再生能源的极大兴趣。然而，这些可再生能源在时间上是可变的，在空间上是分散的。因此，大规模电能存储(EES)技术已经被用来取代这些可再生能源。锂离子电池因其高的能量密度、长的循环寿命和无记忆效应等优点被认为是最有前途的储能器件之一。然而，随着锂离子技术的逐步成熟和锂离子电池在便携式笔记本、混合动力电动车和智能电网的使用呈现爆炸式增长，锂前驱物的消费量不断增加，导致锂离子价格急剧上涨。此外，由于地壳中锂资源有限，无锂电池已成为锂离子电池的一种经济有效的替代方案。钠离子电池因其钠资源丰富、价格低廉以及与锂离子电池相似的电化学反应机制而被认为是除锂离子电池之外最具吸引力的电网储能器件。然而，与Li⁺离子相比，Na⁺离子具有更大的离子半径、更高的还原电位和更慢的反应动力学，从而表现出了难以令人满意的性能。因此探索具有高可逆容量和快速反应动力学的电极材料仍然具有巨大的挑战。

在过去的几年里，一些具有发展前景的材料作为钠离子电池高效正极(比如聚阴离子，过渡金属氧化物，铁氰化物)和负极材料(如合金，金属氧化物、金属硫属化合物，碳基材料) 已经被广泛的开发，并且表现出了优异的电化学钠存储性能。值得注意的是，双/多电子反应电极材料由于具有较高的理论能量储存能力而更受青睐。其中，金属硫化物阳极由于其材料种类、组成、晶相、价态、结构和纳米结构/形貌的多样性等优点而备受关注。同时就材料性能而言，过渡金属硫化物与对应的金属氧化物的优势是无可争辩的，因为金属硫化物具有更好的导电性、机械稳定性和热稳定性、更高的电化学活性以及更弱的M-S键。如发明专利 CN112599770A公开了一种锂/钠离子电池负极材料及其制备方法，负极材料以生物质碳材料为基体，基体上负载有以过渡金属硫化物为内核的碳包覆硫化物颗粒。发明专利 CN112490018A公开了一种基于二氧化硅金属硫化物复合材料，采用两步水热法，在模板剂二氧化硅外表面生长二硫化锰、二硫化钴的纳米花状结构，同时通过硫化反应，二氧化硅被氢氧根刻蚀，从而使一部分二氧化硅从硫化物离子的水解中释放出来，将内部二氧化硅模板刻蚀出一定的孔洞，便于离子迁移即可制得基于二氧化硅的分层纳米金属硫化物复合材料。发明专利CN111146008A公开了一种作为超级电容器的锰钼硫化物/石墨烯复合电极材料及其制备方法，将钼酸钠、硝酸锰溶解于去离子水中，充分搅拌均匀后倒入反应釜，将清洗干净且通过化学沉淀法包裹上还原氧化石墨烯的泡沫镍浸没到反应釜中后于120℃反应6小时，得到MnMoO₄@rGO/NF，进而对其进行水热硫化得到锰钼硫化物/石墨烯复合材料。但随着电动汽车市场需求日益增加，对大容量、高倍率性能的电极材料的要求越来越高。因此，开发具有优异结构的电极材料来提高能量密度而又不牺牲功率密度和循环寿命仍是一个巨大的挑战。

发明内容