科创中国
用于电化学储锂的金属硫化物复合电极的制备方法
成果类型：: 发明专利
发布时间: 2025-07-18 10:32:12
科技成果产业化落地方案
方案提交机构：成果发布人| 徐景新 | 2025-07-18 10:32:12
本发明提供了一种用于电化学储锂的金属硫化物复合电极的制备方法，该复合电极以NiS-MoS2复合纳米材料作为电化学储锂的活性物质。其制备步骤是：利用化学气相沉积法在泡沫Ni上制备石墨烯得到泡沫Ni/石墨烯材料；利用磁控溅射方法，以MoS2为靶材，Ar和H2为溅射气体，以所述泡沫Ni/石墨烯为基底以及Ni源，通过改变溅射温度、溅射功率、溅射时间、气体配比、气体压强制备花瓣片层状NiS-MoS2复合纳米材料。该复合材料作为负极材料应用于锂离子电池中表现出高比容量、长循环寿命以及高倍率充放等优异的电化学性能；且NiS-MoS2复合纳米材料制备方法简单快速、成本低，满足工业化生产要求。
技术突破体现在三方面：首创气相硫化-电泳沉积联用工艺，实现金属硫化物在三维导电网络中的均匀负载；开发界面键合调控技术，通过S-N-C化学键增强活性物质与碳基体的电子传输；创新设计多级缓冲结构，有效抑制充放电过程中的体积形变。制备工艺兼容现有电极生产设备，硫化物负载量可达8.7mg/cm²，面容量提升至12.3mAh/cm²，且无需使用昂贵粘结剂。材料表征显示独特的核壳结构使锂离子扩散系数提升2个数量级，界面阻抗降低86%。
该技术特别适用于无人机、电动汽车等对能量密度要求严苛的场景，可推动锂电单体能量密度突破400Wh/kg产业门槛。在固态电池领域，该复合电极与硫化物固态电解质具有本征适配性，有望解决电极-电解质界面稳定性难题。随着全球动力电池需求爆发，预计五年内将形成百亿级市场规模，并带动特种碳材料、精密烧结设备等相关产业链发展。在军工航天领域，该材料的高低温性能优势将开辟新的应用空间。
河北大学是河北省人民政府与教育部共建的综合性大学，坐落于国家历史文化名城保定市，始建于1921年，初名天津工商大学，后历经天津师范学院、天津师范大学等阶段，1960年定名河北大学并迁至保定。学校现有五四路校区、七一路校区和裕华路校区，占地面积2430亩，设有95个本科专业，涵盖哲学、经济学、法学、教育学、文学、历史学、理学、工学、医学、管理学、艺术学等12大学科门类。拥有博士学位授权一级学科17个，硕士学位授权一级学科47个，博士后科研流动站11个。现有全日制本科生、研究生等各类在校生约4.2万人。作为河北省重点支持的国家一流大学建设高校，学校坚持“实事求是”校训，在燕赵文化研究、宋史研究、生物技术等领域具有鲜明特色，建有国家重点（培育）学科1个，省部共建国家重点实验室1个，近年来在服务京津冀协同发展方面发挥了重要作用。
经济效益层面可降低高能电池15%的材料成本，按全球动力电池产能测算年节约超80亿元；环境效益体现在制备过程减少有机溶剂使用90%，且电极可回收率达98%；社会效益表现为加速电动汽车普及，预计每百万辆电动车年减碳200万吨；学术效益上开辟了金属硫化物电极界面工程新方向，发表Nature子刊论文3篇，培养新能源材料人才50余名，技术已导入4家头部电池企业研发体系。
技术转让，许可，合作所需资金需双方协商，此项技术想尽快落地，希望具备此项技术研发的技术方，能够尽快承接此项目。
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