(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211281960.0 (22)申请日 2022.10.19 (71)申请人 中原工学院 地址 451191 河南省郑州市新郑双湖经济 技术开发区淮河路1号 (72)发明人 米立伟　郭子婕　卫武涛　陈卫华　 (74)专利代理 机构 郑州优盾知识产权代理有限 公司 41125 专利代理师 孙诗雨 (51)Int.Cl. C01G 53/11(2006.01) H01M 4/58(2010.01) H01M 10/054(2010.01) B82Y 30/00(2011.01) B82Y 40/00(2011.01) (54)发明名称 一种二硫化镍电极材 料及制备方法和应用 (57)摘要 本发明属于镁离子电池电极材料领域， 涉及 一种二硫化镍电极材料及制备方法和应用。 本发 明通过简单的一步低温熔盐法， 以熔融共晶盐六 水合硝酸镍 ‑NaCl为反应提供液体介质， 以六水 合硝酸镍和五水合硫代硫酸钠为原料， 成功地合 成了棉絮状的NiS2。 本发明提供的二硫化镍电极 材料的制备方法有着成本低、 绿色环保、 温度低、 易于实现规模化工业生产等优点。 将NiS2作为正 极材料组装成镁电池， 通过控制电压窗口并测试 其电化学性能， 该二硫化镍电极材料展现出了卓 越的电化学性能， 在100  mA g‑1下的放电容量为 261 mAh g‑1， 在200 mA g‑1下循环288周后其容 量保持率 为44%。 权利要求书1页 说明书8页 附图7页 CN 115417465 A 2022.12.02 CN 115417465 A 1.一种二硫化镍电极材料的制备方法， 其特征在于， 通过一步低温熔盐法， 以熔融共晶 盐六水合硝酸镍 ‑NaCl为反应提供液体介质， 以六水合硝酸镍和五水合硫代硫酸钠为原料， 制备得到二硫化镍电极材 料。 2.根据权利要求1所述的二硫化镍电极材 料的制备 方法， 其特 征在于， 步骤如下： （1） 电极材料的制备： 将六水合硝酸镍、 五水合硫代硫酸钠和NaCl研磨均匀后进行恒温 反应， 得到二硫化镍浑浊电极材 料； （2） 电极材料成品的制备： 将步骤 （1） 所得的二硫化镍浑浊电极材料冷却至室温后， 加 入去离子水进行超声， 待混合均匀后经 过分离、 清洗、 干燥得到二硫化镍电极材 料。 3.根据权利要求2所述的二硫化镍电极材料的制备方法， 其特征在于： 所述步骤 （1） 中 六水合硝酸镍、 五水合硫代硫酸钠和NaCl的质量比为 （8~10） : （18~20） : （1~2） 。 4.根据权利要求2所述的二硫化镍电极材料的制备方法， 其特征在于： 所述步骤 （1） 中 将六水合硝酸镍、 五水合硫代硫酸钠和NaCl研磨均匀后的混合物状态为 流动状态。 5.根据权利要求2或3所述的二硫化镍电极材料的制备方法， 其特征在于： 所述步骤 （1） 中恒温反应的温度为16 0~180℃。 6.根据权利要求5所述的二硫化镍电极材料的制备方法， 其特征在于： 所述步骤 （1） 中 恒温反应的时间为10~14h。 7.根据权利要求2或3所述的二硫化镍电极材料的制备方法， 其特征在于： 所述步骤 （2） 中先采用去离子水洗涤3~5次， 再采用乙醇洗涤3~5次， 干燥的温度为60℃， 干燥的时间为6~ 20h。 8.权利要求1 ‑4或6任一项所述的制备方法制备的二硫化镍电极材料， 其特征在于： 所 述的二硫化镍电极材料由颗粒直径 为10~110nm的二硫化镍纳米颗粒组成， 二硫化镍电极材 料的形貌结构为棉絮状。 9.权利要求8所述的二硫化镍电极材 料在作为 正极材料制备镁离 子电池领域的应用。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115417465 A 2一种二硫化镍电极材料及制备方 法和应用 技术领域 [0001]本发明属于镁离子电池电极材料领域， 涉及一种二硫化镍电极材料及制备方法和 应用。 背景技术 [0002]储能是实现 “双碳”目标的重要支撑技术之一， 随着双碳目标的提出， 新能源的优 势逐步凸显。 动力电池作为新能源产业中最重要的一个构架， 近些年来得到了我国的大力 扶持， 其中二次电池， 锂离子电池是迄今为止最具代表性的蓄电池。 尽管锂离子电池广泛应 用于移动设备或电动汽车， 但从安全性、 元素丰度和成本方面来看， 锂离子电池在大型电池 （如固定式储能电池） 中的应用不太合适。 因此， 开 发使用镁、 锌和钙的环保多价金属电池是 非常有必要的。 [0003]镁可再充电池具有相对较低的氧化还原电位， 与锂金属阳极电池相比， 它倾向于 电沉积而不形成树枝状结构， 可以安全地用作阳极， 因此镁离子电池成为除锂离子电池之 外的实际应用中最有 前途的大型储能系统之一。 然而， 目前镁离子电池的发展还不成熟， 没 有合适的阴极材料和电解质来达到优异的电化学性 能。 研究表明， Mg2+是二价离子， 由于其 高电荷， 与其他离子有强烈的相互作用， 因此Mg2+扩散动力学性质较差。 因此， 改善镁离子在 电极中的扩散动力学以获得高性能的镁离 子电池是非常 迫切的。 [0004]过渡金属二卤化物 （TMD） 因其独特的电子结构、 高导电性和丰富的氧化还原化学 等特点而备受关注。 二硫化镍 （NiS2） 由于其理论容量高、 成本低、 环境友好等优点， 在实际 储能方面具有巨大的优势。 然而， 经过测试， NiS2的电化学性能较差， 所以迫切需要一种智 能策略来 开发高性能的二硫化镍电极。 [0005]现有技术中研究人员已成功采用了多种制备二硫化镍的方法。 例如： 水热法， 固相 法， 熔盐法等。 这些方法都有其各自的优势， 但仍然存在着一些问题。 如传统熔盐法制备 的 产物纯度不高、 反应温度相对较高、 工艺复杂和原料昂贵； 水热法制备过程繁琐， 产生危险 废水， 不易处理。 且这些方法由于安全性低、 生产周期长， 从而不适用于大批量的生产。 因 此， 必须寻找出一种简单、 快速且大批量制备 出高纯度二硫化镍电极材 料的有效制备 方法。 发明内容 [0006]针对上述技术问题， 本发明提出一种二硫化镍电极材料及制 备方法和应用。 与传 统熔盐法相比， 本次实验所用的低 温熔盐法通过调整熔融盐的比例， 最终克服了传统方法 中产物纯度不高、 反应温度相对较高、 工艺复杂和原料昂贵、 制备过程繁琐等缺点。 且反应 中， NaCl的再结晶效应可以促进二硫化镍的生成， 使得反应最终在较短的时间内获得了高 纯度且粒径较小的二硫化镍电极材料， 这将有助于提高样品的比面积， 从而增加 放电比容 量。 最后将该 材料作为镁离 子电池的正极材 料， 考察其电化学性能， 并探究其储 镁机制。 [0007]为了达到上述目的， 本发明的技 术方案是这样实现的： 一种二硫化镍电极材料的制 备方法， 通过一步低温熔盐法， 以熔融共晶盐六水合说　明　书 1/8 页 3 CN 115417465 A 3