【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂镁双离子电池正极材料，具体涉及一种基于二维纳米片包裹三维立方体的硫化亚铜@二硫化镍(cu2s@nis2)正极材料及其制备方法和锂镁双离子电池，使用的电解液为0.4m apc-0.4m licl电解液。
技术介绍
1、随着新能源产业的不断发展，对储能材料开发的需求不断增加。其中，锂离子电池(lib)因其高容量、高潜力和长寿命而被广泛应用于许多领域，特别是在新能源汽车、电子设备、军事工业等领域。然而，由于锂资源短缺、成本高昂、安全焦虑等问题，促使科学家们继续探索锂离子电池的替代品。
2、近年来，镁离子电池(mib)因其价格低廉、充放电过程中不产生枝晶的安全性以及高体积比容量(3832mah cm-1)等优点而受到广泛关注。然而，mg2+具有很强的极化效应，离子在固体材料中的扩散受到抑制。为了考虑lib和mib的优点，构建mg/li混合离子电池(mlhbs)研究也越来越多，该电池系统将快速动力学li+与无枝晶mg阳极相结合。
3、到目前为止，mlhbs的阴极材料已经得到了广泛的研究。其中，过渡金属硫化物(tmc)被认为是一种有前景的电极材料，其具有高理论容量、低成本和基于相变机理。因此，提供一种高性能的mlhbs的阴极材料十分必要。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种基于二维纳米片包裹三维立方体的硫化亚铜@二硫化镍正极材料及其制备方法，利用价格低廉的原料制备得到了cu2o立方体，通过一步溶剂热法得到二维纳米片包裹三维立方体的cu2s@n
2、本专利技术还有一个目的在于提供一种锂镁双离子电池，利用制备的基于二维纳米片包裹三维立方体的硫化亚铜@二硫化镍正极材料作为电极材料，0.4mapc-0.4m licl作为电解液，改善锂镁双离子电池循环稳定性差等现状。
3、本专利技术具体技术方案如下：
4、一种基于二维纳米片包裹三维立方体的硫化亚铜@二硫化镍正极材料的制备方法，包括以下步骤：
5、1)制备cu2o立方体；
6、2)将cu2o立方体、镍源、硫源和表面活性剂混合在有机溶剂中，进行溶剂热，得到cu2s@nis2。
7、步骤1)中，制备cu2o立方体的方法为：将铜源分散于水中，向其中滴加碱性溶液，搅拌后加入还原剂，加热反应，即得。
8、步骤1)中，铜源、碱性溶液中碱和还原剂的摩尔比1:5-7：0.2-0.4；
9、步骤1)中，所述铜源是为可溶性铜盐，优选为cu(ch3coo)2·h2o；
10、步骤1)中，所述碱性溶液为naoh溶液，浓度范围为4～8m，优选6m；
11、步骤1)中，还原剂为(d+)-葡萄糖；
12、步骤1)中，所述铜源在水中的浓度为0.2-0.4mol/l；
13、步骤1)中，所述水为去离子水；
14、步骤1)中，所述搅拌后加入还原剂，搅拌速度为300～800rpm，搅拌时间为5分钟；
15、步骤1)中，所述加热反应是指：在70℃的水浴锅中进行，反应时间为1h；步骤1)中整个过程都是在70℃水浴锅条件下进行；
16、步骤2)中，所述cu2o立方体和镍源的质量比范围为2：1～1：2，优先1：2；
17、步骤2)中，所述镍源、硫源和表面活性剂的质量比为4:3-5:60-80；
18、步骤2)中，所述的镍源为ni(no3)2·6h2o，所述硫源为硫代乙酰胺(taa)，所述表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮(pvp，平均分子量8000，k16-18)；
19、步骤2)中，所述镍源在有机溶剂中的浓度为0.01-0.02mol/l；
20、步骤2)中，所述有机溶剂为乙二醇；
21、步骤2)中，溶剂热反应的条件为160～200℃反应18～24h，优选为200℃反应18h。
22、本专利技术提供的一种基于二维纳米片包裹三维立方体的硫化亚铜@二硫化镍正极材料，采用上述方法制备得到。所述基于二维纳米片包裹三维立方体的硫化亚铜@二硫化镍正极材料的大小为4～6μm，其中cu2s为核，nis2为壳；外面的nis2的纳米片，纳米片每一层的厚度70±5nm。
23、本专利技术制备得到的二维纳米片包裹三维立方体的cu2s@nis2材料，制备中，先利用铜盐，碱性溶液和d(+)-葡萄糖在70℃的水浴条件下，定向形成cu2o立方体。而后，将cu2o和镍源，硫源以及表面活性剂通过溶剂热合成cu2s@nis2双金属硫化物。溶剂热过程中，有机溶剂乙二醇可以作为反应溶剂，它为反应物提供了一个良好的均相反应环境，使反应物分子能够充分接触，同时在结晶过程中，表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮(pvp)可以吸附在晶核表面，乙二醇也会在一定程度上吸附于晶核。两者共同作用会改变晶核的生长速率和生长方向。pvp通过空间位阻效应来影响结晶，乙二醇则利用其与cu2o和镍源之间的相互作用(如氢键)来调节，最终形成nis2纳米片包裹cu2s立方体的二维和三维相结合的结构。二维和三维相结合的结构可以缩短粒子传输路径，达到快速充放电的效果，同时提供更多的活性位点，增加比表面积，与电解液充分接触，提高电池循环稳定性。
24、本专利技术提供的一种锂镁双离子电池，利用制备的基于二维纳米片包裹三维立方体的硫化亚铜@二硫化镍正极材料作为电极材料，0.4m apc-0.4m licl作为电解液，改善锂镁双离子电池循环稳定性差等现状。具体为：所述锂镁双离子电池包括电池正极，所述电池正极利用基于二维纳米片包裹三维立方体的硫化亚铜@二硫化镍正极材料作为活性物质制备得到。
25、所述锂镁双离子电池还包括电解液，所述电解液为apc-licl电解液，优选为0.4mapc-0.4m licl电解液。
26、所述apc-licl电解液的制备方法为：
27、s1、将无水氯化铝溶于四氢呋喃中，搅拌；
28、s2、将苯基氯化镁溶液加入步骤s1得到的溶液中，搅拌，此时得到的为(全苯基络合物)apc电解液；
29、s3、将无水氯化锂加入步骤s2得到的溶液中，搅拌，即得电解液apc-licl。
30、步骤s1、s2和s3中，所述搅拌是指搅拌速度为300～800rpm；
31、步骤s1中，所述无水氯化铝和四氢呋喃的用量比为0.2667：2～4g/ml，优选为0.2667：3g/ml；
32、步骤s2中，苯基氯化镁溶液的浓度为2m,溶剂为四氢呋喃；
33、步骤s2中，苯基氯化镁溶液的体积和步骤s1中四氢呋喃的体积比为1～3：2～4；优选为2:3；
34、步骤s3中，无水氯化锂在制备的电解液中的浓度为0.2～0.6m，优选0.4m。
35、具体组装电池的方法为：
36、基于二维纳米片包裹三维立方体的硫化亚铜@二硫化镍正极材料作为活性物质按照8:本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于二维纳米片包裹三维立方体的硫化亚铜@二硫化镍正极材料的制备方法，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，制备Cu2O立方体的方法为：将铜源分散于水中，向其中滴加碱性溶液，搅拌后加入还原剂，加热反应，即得。
3.根据权利要求1所述的制备方法，步骤2)中，所述Cu2O立方体和镍源的质量比范围为2：1～1：2。
4.根据权利要求1或3所述的制备方法，步骤2)中，所述镍源、硫源和表面活性剂的质量比为4:3-5:60-80。
5.根据权利要求1或4所述的制备方法，步骤2)中，所述硫源为硫代乙酰胺，所述表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮。
6.根据权利要求1所述的制备方法，步骤2)中，所述有机溶剂为乙二醇。
7.根据权利要求1所述的制备方法，步骤2)中，步骤2)中，溶剂热反应的条件为160～200℃反应18～24h。
8.一种权利要求1-7任一项所述制备方法制备的基于二维纳米片包裹三维立方体的硫化亚铜@二硫化镍正极材料，其特征在于，所述基于二维纳米片包裹三维立方体的硫化亚
9.一种锂镁双离子电池，其特征在于，利用权利要求8所述的基于二维纳米片包裹三维立方体的硫化亚铜@二硫化镍正极材料作为电极材料。
10.根据权利要求9所述的锂镁双离子电池，其特征在于，所述锂镁双离子电池，以0.4MAPC-0.4M LiCl作为电解液。
...【技术特征摘要】
1.一种基于二维纳米片包裹三维立方体的硫化亚铜@二硫化镍正极材料的制备方法，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，制备cu2o立方体的方法为：将铜源分散于水中，向其中滴加碱性溶液，搅拌后加入还原剂，加热反应，即得。
3.根据权利要求1所述的制备方法，步骤2)中，所述cu2o立方体和镍源的质量比范围为2：1～1：2。
4.根据权利要求1或3所述的制备方法，步骤2)中，所述镍源、硫源和表面活性剂的质量比为4:3-5:60-80。
5.根据权利要求1或4所述的制备方法，步骤2)中，所述硫源为硫代乙酰胺，所述表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮。
6.根据权利要求1所述的制备方法，步骤2)中，所述有机溶剂为乙二醇。...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘金云，刘佳敏，周婷，华永梅，徐浩君，左盼雅，
申请(专利权)人：安徽师范大学，
类型：发明
国别省市：
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