【技术实现步骤摘要】
：本专利技术涉及一种双金属硫化物znin2s4(vs-znin2s4)的制备方法及其作为钠离子电池负极材料的应用。
技术介绍
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技术介绍
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1、锂离子电池具有高的能量密度和功率密度，已广泛应用于各种储能装置。但是，锂资源储量有限且价格不断上涨，限制了锂离子电池在大规模储能领域中的应用。钠离子电池由于丰富的钠资源以及与锂离子电池相似的储能机制，近年来受到越来越多的关注。然而，na+半径较大，导致钠离子电池负极表现出较差的电化学性能。因此，寻找具有优异倍率性能和循环稳定性的钠离子电池负极材料仍是巨大的挑战。最近，科研人员研究了许多钠离子电池负极材料，比如：碳基材料、过渡金属氧化物/硫化物/硒化物、金属和合金等。其中，金属硫化物由于具有较高的理论容量和丰富的储量而被广泛研究。然而，在循环过程中，它们会发生较大的体积膨胀而导致较差的循环和倍率性能。
2、通过制备具有复合反应机制(如插层-转化/合金)的双金属硫化物，可以有效的改善其循环性能。一方面，双金属硫化物具有种类丰富、容易产生活性位点和缺陷、na+扩散通道丰富和理论容量较高等优点。另一方面，双金属硫化物在循环过程中可以转化为不同类型的化合物(如金属和金属硫化物)，从而产生不同类型的反应(如转化和合金反应)。如果在循环过程中同时存在插层反应，该反应所产生的插层型化合物具有像碳材料(无定形碳、石墨烯等)一样优良的结构稳定性，从而可以抑制转化/合金反应产生的巨大体积膨胀。因此，在插层和转化/合金反应的共同作用下，负极材料不仅可以获得高的比容量，还可以减小体积变化
技术实现思路
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技术实现思路
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1、针对上述问题，本专利技术制备了一种双金属硫化物znin2s4(vs-znin2s4)，并将其用于钠离子电池负极材料。
2、vs-znin2s4具有纳米片状结构。该材料具有如下特性：第一，超薄的纳米片可以缓解电极材料体积变化引起的机械应力；第二，硫空位提高了材料的导电性，增强了na+的吸附能力，提高了钠存储能力；第三，复合反应机制作用下形成的插层型化合物在充放电过程中可以起到缓冲作用，减小体积变化带来的应变，增强结构稳定性，提高循环性能。因此，vs-znin2s4作为钠离子电池负极材料，表现出优异的综合电化学性能。
3、本专利技术的上述目的是通过以下技术方案实现的：
4、一种双金属硫化物znin2s4的制备方法，包括以下步骤：
5、a、制备znin2s4：将0.14～0.16g zncl2和0.24～0.26g incl3·4h2o分别溶于50ml的去离子水中，搅拌10～15分钟后，使用盐酸溶液将上述溶液的ph值调整为2.5，然后再搅拌30～40分钟，之后向溶液中加入0.15～0.2g的硫代乙酰胺taa，再继续搅拌10～15分钟，最后将溶液放置在80～90℃的温度下水浴并连续搅拌2～2.5h，经过离心、洗涤和干燥后，收集到znin2s4；
6、b、制备vs-znin2s4：将znin2s4在ar气氛中400～600℃保温2～2.5h进行退火，得到vs-znin2s4。
7、进一步地，步骤a中取消加入zncl2获得到未退火的in2s3(un-in2s3)，将un-in2s3在ar气氛中以5℃min-1升温到500℃保温2h进行退火，最终得到in2s3。
8、进一步地，步骤b中，将znin2s4在ar气氛中500℃保温2h进行退火，得到具有丰富硫空位的vs-znin2s4。
9、进一步地，步骤b中可通过调节退火温度和时间来控制vs-znin2s4的晶化程度。
10、上述制备方法得到的双金属硫化物znin2s4作为钠离子电池的负极材料进行电化学性能测试，包括以下步骤：
11、a、工作电极制备：先将活性材料，即vs-znin2s4，znin2s4或in2s3，与导电炭黑和粘结剂羧甲基纤维素钠按照7:2:1的比例在水中混合均匀后涂布在铜箔上，在70～100℃真空干燥10～12h，然后将其裁成直径为11～12mm的圆形电极片；
12、b、钠离子电池组装：将活性材料作为工作电极，钠片作为对电极/参比电极，隔膜为whatman玻璃纤维，电解液为1.0m的nacf3so3溶解在二甘醇二甲醚中，在充满氩气的手套箱中组装成cr2025型纽扣电池，手套箱的水氧值分别为[o2]<1ppm，[h2o]<1ppm；
13、c、使用ivium电化学工作站进行循环伏安测试，扫速为0.1～1.0mv s-1，电压范围为0.3～2.5v；
14、d、电化学阻抗测试是在室温下进行，频率范围为100khz到10mhz；
15、e、使用land ct2001a电池测试系统进行恒流充放电循环测试，电压范围为0.3～2.5v；
16、f、电池的拆卸表征：将充放电测试后的纽扣电池在手套箱中拆解，取出电极片，放入碳酸二甲酯溶液中浸泡20～24h，再用乙醇清洗3～6次，烘干后进行透射电子显微镜tem表征，手套箱的水氧值分别为[o2]<1ppm，[h2o]<1ppm；
17、g、原位x射线衍射(xrd)表征：将vs-znin2s4电极作为工作电极，钠片作为对电极/参比电极，隔膜为whatman玻璃纤维，电解液为1.0m的nacf3so3溶解在二甘醇二甲醚中，在充满氩气的手套箱中使用原位电池装置组装成原位电池，随后对充放电过程中的原位电池进行xrd表征，手套箱的水氧值分别为[o2]<1ppm，[h2o]<1ppm。
18、本专利技术的技术效果是：
19、本专利技术制备的双金属硫化物znin2s4，其超薄的纳米片可以有效的缓解体积变化引起的机械应力，提高赝电容效应；硫空位可以提高导电性，增强na+的吸附能力，从而提高钠存储能力；复合反应机制作用下形成的插层型化合物在充放电过程中可以起到缓冲作用，减小体积变化带来的应变，增强结构稳定性，提高循环稳定性。作为钠离子电池负极材料，vs-znin2s4表现出较高的放电容量(在0.5a g-1电流密度下循环100圈的放电容量为505.2mah g-1)，优异的倍率性能(在80a g-1下的容量为222.7mah g本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种双金属硫化物ZnIn2S4的制备方法，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种双金属硫化物ZnIn2S4的制备方法，其特征在于，步骤b中通过调节退火温度和时间来控制ZnIn2S4的晶化程度。
3.根据权利要求1所述的一种双金属硫化物ZnIn2S4的制备方法，其特征在于，步骤b中将制得的ZnIn2S4在Ar气氛中以5℃ min-1升温到500℃保温2h进行退火，最终得到具有丰富硫空位的Vs-ZnIn2S4。
4.根据权利要求1至3任一项所述的制备方法得到的双金属硫化物ZnIn2S4作为钠离子电池负极材料进行电化学性能测试，包括以下步骤：
【技术特征摘要】
1.一种双金属硫化物znin2s4的制备方法，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种双金属硫化物znin2s4的制备方法，其特征在于，步骤b中通过调节退火温度和时间来控制znin2s4的晶化程度。
3.根据权利要求1所述的一种双金属硫化物znin2s4的制备方法，...
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