钾离子电池用硒硫化铟/碳负极材料的制备方法及应用技术

本发明专利技术涉及一种钾离子电池用硒硫化铟/碳负极材料的制备方法及应用。首先合成铟基金属有机框架为前驱体，在高温煅烧过程中，同步实现硫源和硒源与前驱体中铟结合形成均匀锚定在碳骨架上的In

【技术实现步骤摘要】
钾离子电池用硒硫化铟/碳负极材料的制备方法及应用


[0001]本专利技术涉及电池
，特别是涉及一种钾离子电池用硒硫化铟/碳负极材料的制备方法及应用。

技术介绍

[0002]本专利技术
技术介绍
中公开的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
[0003]相比于锂离子电池(LiB)(
‑
2.71V vs SHE)，钾离子电池(PIB)有较低的标准电极电位(
‑
2.93V vs SHE)，表明PIB可以实现更高的能量密度。然而,在钾脱嵌过程中，较大的K
+
半径容易导致电极材料的体积膨胀和缓慢的氧化还原动力学，抑制了PIB循环稳定性和倍率性能。因此，需要进行深入的研究来开发适用于PIB的合适且稳定的电极材料。近年来，双阴离子化合物作为一种潜在的负极材料家族吸引了广泛的关注。金属硒硫化物由于其高理论比容量、多样化的电子特性和低成本，已成为PIB的有前景的电极材料候选者。由于双阴离子化合物的协同作用，通常比单阴离子化合物具有更好的电化学性能。然而，硒硫化铟体系在钾离子电池负极材料领域暂时还没有任何报道。因此，开发一种动力学快的硫硒化铟作为钾离子电池负极材料具有重要的研究意义和应用价值。

技术实现思路

[0004]为了克服现有技术的不足，本专利技术旨在于设计一种In
2.67
Se2S2/C复合负极材料，是一种新型双阴离子化合物与纳米碳骨架的复合材料，解决当前缺少硒硫化铟作为钾离子电池负极材料的现状。该硒硫化铟/碳负极材料作为负极使用，具有优越的倍率性能和循环稳定性。
[0005]为达到上述目的，本专利技术使用如下技术方案：
[0006]本专利技术提供了一种硒硫化铟/碳负极材料的制备方法，包括如下步骤：
[0007]将可溶性铟盐、对苯二甲酸和1，2
‑
苯并异噻唑
‑3‑
酮添加到溶剂中混合均匀，通过水热反应生成前驱体，离心、洗涤、干燥；将前驱体、硫源和硒源进行高温固相反应，得到硒硫化铟/碳负极材料。
[0008]本专利技术通过双阴离子的协同作用同步实现硫源和硒源与前驱体中铟结合形成均匀锚定在碳骨架上的In
2.67
Se2S2颗粒，In
2.67
Se2S2/C纳米复合材料具有更高的电导率、优异的电子结构和更多的活性位点，加快电子和离子的转移，同时扩大了层间距，防止在充放电过程中发生聚集，进而提高反应动力学。这种独特的结构和组合赋予了In
2.67
Se2S2/C比硫化铟和硒化铟更好的电化学稳定性。
[0009]本专利技术的第二个方面，提供了上述的制备方法制备得到的硒硫化铟/碳负极材料。
[0010]本专利技术的第三个方面，一种钾离子电池负极材料，材料采用上述硒硫化铟/碳负极材料。
[0011]本专利技术的第四个方面，一种钾离子电池，负极为上述钾离子电池负极。
[0012]本专利技术的有益效果在于：
[0013](1)本专利技术提供一种In
2.67
Se2S2/C电极材料的制备方法，碳骨架抑制了In
2.67
Se2S2的团聚，为In
2.67
Se2S2生长提供了成核位点，更多的活性位点使材料的电化学性能得到提升。本专利技术的电极材料具有良好的导电性，其形成的纳米棒结构可以提高电极材料的比表面积而且有利于电解液的润湿和界面电子的传输，利于电化学反应进行。
[0014](2)经过实验表明，本专利技术制备的In
2.67
Se2S2/C复合材料作为钾离子电池负极材料，具有优越的倍率性能和循环稳定性。
[0015](3)本专利技术填补了In
2.67
Se2S2/C复合材料在钾离子电池负极材料领域的空缺，为开发新型钾离子电池负极材料提供了一种策略。
[0016](4)本专利技术的电极材料的原料来源丰富，价格低廉，制备过程简单，具有较高的商业价值。
附图说明
[0017]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0018]图1为实施例1制备的In
2.67
Se2S2/C复合材料的XRD谱图；
[0019]图2为实施例1制备的In
2.67
Se2S2/C复合材料的SEM扫描图；
[0020]图3为实施例1制备的In
2.67
Se2S2/C复合材料的TEM扫描图；
[0021]图4为实施例1制备的In
2.67
Se2S2/C复合材料作为钾离子电池负极材料的倍率性能测试图；
[0022]图5为实施例1制备的In
2.67
Se2S2/C复合材料作为钾离子电池负极材料的循环性能测试图。
具体实施方式
[0023]应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0024]第一方面，一种硒硫化铟/碳负极材料的制备方法，将可溶性铟盐、对苯二甲酸和1，2
‑
苯并异噻唑
‑3‑
酮添加到溶剂中混合，通过水热反应生成前驱体，随后离心、洗涤、干燥；将前驱体、硫源和硒源进行高温固相反应，得到硒硫化铟/碳负极材料。
[0025]在一种或多种实施例中，溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、N，N
‑
二甲基甲酰胺、去离子水等。
[0026]在一种或多种实施例中，本专利技术所述铟盐为阳离子为铟离子的化合物，例如In(NO3)3·
H2O、In(acac)3(乙酰丙酮铟)、In2(SO4)3、In(OAc)3、InCl3等。
[0027]在一种或多种实施例中，可溶性铟盐、对苯二甲酸和1,2
‑
苯并异噻唑
‑3‑
酮的摩尔比1：0.2
‑
4：0.5
‑
3。
[0028]在一种或多种实施例中，水热温度100℃
‑
200℃，水热时间为4
‑
24h。
[0029]该实施方式的一些实施例中，将前驱体与硫源和硒源放置于管式炉内，在惰性气
氛下高温退火后得到硒硫化铟/碳负极材料。
[0030]在一种或多种实施例中，硫源是含有硫元素的物质，例如L
‑
半胱氨酸、硫脲、硫代乙酰胺、硫粉等。
[0031]在一种或多种实施例中，硫源是含有硒元素的物质，例如硒粉、SeO2等。
[0032]在一种或多种实施例中，惰性气氛为氢气、氮气、氩气中的一种或者多种组合。
[0033]在一种或多种实施例中，前驱体、硫源、硒源的质量比是1：本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硒硫化铟/碳负极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将可溶性铟盐、对苯二甲酸和1，2
‑
苯并异噻唑
‑3‑
酮添加到溶剂中混合，通过水热反应生成前驱体，随后离心、洗涤、干燥；将前驱体、硫源和硒源进行高温固相反应，得到硒硫化铟/碳负极材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、N，N
‑
二甲基甲酰胺、去离子水中的一种或多种；所述可溶性铟盐选自In(NO3)3·
H2O、乙酰丙酮铟、In2(SO4)3、In(OAc)3、InCl3中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，可溶性铟盐、对苯二甲酸和1,2
‑
苯并异噻唑
‑3‑
酮的摩尔比为1：0.2
‑
4：0.5
‑
3。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，水热温度100℃
‑
200℃，水热时间为4
‑
24h。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述高温固相反应具体为将前驱体与硫源和硒源放置于管式炉内，在惰性气氛下高温退火后得到硒硫化铟/碳负极材料；优选的，所述硫源为L
‑
半胱氨酸、硫脲、硫代乙酰胺、硫粉中的一种或多种；优选的，所述硒源为硒粉、SeO2中的一种或两种；优选的，所述惰性...

【专利技术属性】
技术研发人员：王儒涛，朱春艳，罗伊杰，米超林，张树贤，
申请(专利权)人：山东大学苏州研究院，
类型：发明
国别省市：