(19)中华 人民共和国 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 202111480419.8 (22)申请日 2021.12.0 6 (71)申请人 安徽师范大学 地址 241000 安徽省芜湖市弋江区花津南 路安徽师 范大学 (72)发明人 刘金云　丁颖艺　韩阗俐　 (74)专利代理 机构 芜湖安汇知识产权代理有限 公司 34107 代理人 任晨晨 (51)Int.Cl. C01G 53/00(2006.01) H01M 4/58(2010.01) H01M 10/0525(2010.01) (54)发明名称 纳米分级结构硫代钴酸镍材料及制备方法、 半固态双离 子电池正极浆料、 半固态双离 子电池 (57)摘要 本发明提供了纳米分级结构硫代钴酸镍材 料及制备方法、 半固态双离子电池正极浆料、 半 固态双离子电池。 首先通过水热法获得具有纳米 分级结构的钴酸镍， 再通过与九水合硫化钠水热 反应进一步得到具有纳米分级结构的硫代钴酸 镍材料。 将硫代钴酸镍活性材料与导电剂均匀研 磨混合后， 分散在添加了双三氟甲烷磺酰亚胺锂 的全苯基配合物(APC)形成的双离子电解液中， 搅拌形成具有一定粘弹性和流变性的半固态浆 料， 该浆料同时具有离子传输和电子传导的性 质。 基于此浆料组装的半固态双离子电池通过三 维混合导电网络可以有效促进电/离子高速传 输， 缓解电极材料粉化脱落的问题， 具有良好的 循环稳定性。 且合成过程简单， 对实验仪器设备 要求低， 原料易得到， 费用低， 可进行批量 生产。 权利要求书1页 说明书6页 附图5页 CN 114149032 A 2022.03.08 CN 114149032 A 1.一种纳米分级结构硫代钴酸镍材料的制备方法， 其特征在于， 所述制备方法包括以 下步骤： 1)将钴盐， 镍盐和尿素混合于水中， 混合后， 再加入氟化铵搅拌混匀， 得到的混合溶液 进行水热反应； 2)将步骤1)得到的产物置 于空气氛围下 退火焙烧， 得到钴酸镍； 3)将步骤2)处理后的钴酸镍和硫源混合于水中， 搅拌混匀后， 得到混合溶液， 进行水热 反应， 获得纳米分级结构硫代钴酸镍材 料。 2.根据权利要求1所述的制备方法， 其特征在于， 步骤1)中， 所述镍盐与钴盐物质的量 之比为1:2。 3.根据权利 要求1或2所述的制备方法， 其特征在于， 步骤1)中， 所述水热反应温度为90 ℃‑150℃， 反应时间为2 ‑6小时。 4.根据权利 要求1所述的制备方法， 其特征在于， 步骤2)所述焙烧是指： 焙烧温度为350 ℃‑450℃， 焙烧时间为2 ‑4小时。 5.根据权利要求1所述的制备方法， 其特征在于， 步骤3)中， 所述钴酸镍与硫源质量之 比的范围为1:2 ‑1:7。 6.根据权利要求1所述的制备方法， 其特征在于， 步骤3)中， 所水热反应温度为100 ‑140 ℃， 反应时间为6 ‑10小时。 7.一种权利要求1 ‑6任一项所述制备方法制备的纳米分级结构硫代钴酸镍材料， 其特 征在于， 所述纳米分级结构硫代钴酸镍材料， 在纳米花上生长放射状三维 阵列结构的硫代 钴酸镍。 8.一种半固态双离子电池正极浆料， 其特征在于， 利用权利要求5纳米分级结构硫代钴 酸镍材料制备得到； 所述半固态双离 子电池正极浆料的制备 方法， 包括以下步骤： A、 将锂盐分散在全苯基 配合物中形成双离 子电解液； B、 将纳米分级结构硫代钴酸镍材料与导电剂均匀研磨混合后， 搅拌分散在双离子电解 液中， 形成具有流变性的半固态浆料。 9.根据权利要求6所述的半固态双离子电池正极浆料， 其特征在于， 步骤A中， 所述锂盐 为双三氟甲烷磺酰 亚胺锂。 10.一种半固态双离子电池， 其特征在于， 利用权利要求8 或9所述半固态双离子电池正 极浆料制备 得到。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114149032 A 2纳米分级结构硫代 钴酸镍材料及制备方 法、 半固态双离 子电 池正极浆料、 半固态双离 子电池 技术领域 [0001]本发明属于新能源储能技术领域， 一种纳 米分级结构硫代钴酸镍材料及其制备方 法、 以及基于纳米分级结构硫代钴酸镍材料 的半固态双离子电池及制备方法， 及组装的半 固态双离 子电池。 发明内容 [0002]新世纪以来， 能源紧缺问题日益突出， 急需研究更加合适的新型储能装置； 使用全 液态电解质的锂离子电池是自20世纪后 期发展起来的一种新型电能储存设备， 因其自放电 低， 工作温度范围宽， 绿色环保等优点， 已广泛应用于各种商业及消费储能领域中。 [0003]然而， 基于全液态电解质的传统锂离子电池， 由于长期循环后电极材料易粉化脱 落和锂枝晶带来的安全隐患等问题， 极大的限制了长寿命高容量锂离子电池的研制。 因此， 具有低成本， 高自然丰度， 高安全性的镁电池更具发展前景， 纯镁离子电池能量密度低， 电 化学系统难以有效激活， 而结合了无枝晶镁金属负极和具有 快速动力学反应的可嵌锂正极 的双离子电池， 在构建高安全性和高能量密度的储能系统中具有独特优势。 [0004]然而， 基于全液态电解质的镁锂双离子电池， 由于干燥极片负载固含量有限导致 的整体能量密度较低， 以及充放电过程中的体积结构变化产生应力无法释放导致电极破裂 等问题， 不利于储能特性的发挥。 [0005]发明内容 [0006]为解决上述技术问题， 本发明的目的在于提供一种纳米分级结构硫代钴酸镍材料 及其制备方法， 解决传统电池材料体积膨胀问题， 而且加快电子离子传输获得高容量和快 速充电的性能。 [0007]本发明还有一个目的在于提供半固态双离子电池正极浆料， 基于纳米分级结构硫 代钴酸镍材料 的制备得到， 解决传统全液态电解质电池中的电极粉化破裂等问题， 增强电 池的循环稳定性和循环寿命。 [0008]本发明还有一个目的在于提供半固态双离子电池， 利用上述半固态双离子电池正 极浆料制备 得到。 [0009]本发明具体技 术方案如下： [0010]一种纳米分级结构硫代钴酸镍材 料的制备 方法， 包括以下步骤： [0011]1)将钴盐， 镍盐和尿素混合于水中， 混合后， 再加入氟化铵搅拌混匀， 得到的混合 溶液进行水热反应； [0012]2)将步骤1)得到的产物置 于空气氛围下 退火焙烧， 得到钴酸镍； [0013]3)将步骤2)处理后的钴酸镍和硫源混合于水中， 搅拌混匀后， 得到混合溶液， 进行 水热反应， 获得纳米分级结构硫代钴酸镍材 料。 [0014]步骤1)中， 所述镍盐与钴盐物质的量之比为1:2； [0015]步骤1)中， 所述钴盐为可 溶性钴盐， 优选为六 水合硝酸钴；说　明　书 1/6 页 3 CN 114149032 A 3