CN114243007B - 一种二硫化镍/碳纳米管复合电极材料及制备方法和应用 - Google Patents

一种二硫化镍/碳纳米管复合电极材料及制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明属于镁离子电池电极材料领域，特别是指一种二硫化镍/碳纳米管复合电极材料及制备方法和应用。通过一步溶剂热法，使得二硫化镍原位生长在碳纳米管上，将二硫化镍/碳纳米管作为正极材料，应用在镁离子电池上并测试其电化学性能。本发明提供的二硫化镍/碳纳米管复合电极材料的制备方法具有成本低、工艺简单、效率高等优点。通过电化学测试，以二硫化镍/碳纳米管复合电极材料作为正极在镁离子电池具有比容量高，倍率性能好以及长循环性能优异等优点。

Description

一种二硫化镍/碳纳米管复合电极材料及制备方法和应用
技术领域
本发明属于镁离子电池电极材料领域，特别是指一种二硫化镍/碳纳米管复合电极材料及制备方法和应用。
背景技术
综合性能优良的储能装置，可促进可持续绿色能源的大规模应用，被广泛认为是实现碳中和的关键。目前，在各类储能装置中，锂离子电池的市场份额、研究和发展都处于领先地位。然而，锂最终将供不应求，而且锂枝晶的形成会带来了一些安全问题。因此，迫切需要一种低成本和安全的金属阳极来替代锂。由于元素周期表的独特对角线规则，镁和锂是对角线元素，因此二者具有非常相似的化学性质。镁在地壳中含量丰富，大约是锂含量的104倍。除此之外，研究表明，镁离子电池在电沉积过程中会形成镁枝晶，这极大地提高了电池的安全性能，因此镁离子电池拥有广泛的应用前景。但是，目前能够存储镁离子的正极材料有限。当具有高电荷密度的镁离子插入材料的晶体结构时，周围的宿主晶格的静电场发生了巨大的变化，导致镁离子具有高扩散势垒，这将使得镁离子插入过程变得困难或迟缓。同样在循环过程中，电极材料的体积变化会导致容量的快速衰减。目前缺乏合适的电极材料。
比容量是评价电极材料性能的重要因素，开发具有优良储镁性能的电极材料被认为是促进镁离子电池商业化的有效措施。已知电极材料中非金属元素的增加有利于理论比容量的增加，这些非金属元素形成的阴离子能够为活性的金属离子嵌入提供可逆的氧化还原活性位点。因此，富含阴离子的电极材料受到了广泛关注。然而，材料富含阴离子的特性导致了较差的电子导电性，所以电极材料与高导电性碳基材料复合被认为是提高其导电性的有效方法。根据最近的研究，复合方法可分为碳涂层技术和碳负载技术。碳涂层技术不仅可以提高电极材料的导电性，而且能够提高电极材料的机械强度用来防止材料变形，提高了电极材料的利用率和循环寿命。但，碳涂层技术减少了电极材料和电解液之间的接触面积，从而导致浓度极化。尽管碳负载技术可以在不削弱电解液和电极材料之间的接触面积的情况下提高电极材料的导电性，但电极材料的结构变形而导致的结构坍塌并未得到改善。因此，为了获得储镁性能优异的材料，需要进一步优化这两种复合技术。众所周知，电极材料结构的不可逆变形和内外形变率的巨大差异是导致电极材料结构崩塌的主要因素。人们认识到，具有纳米结构的电极材料能够缩短离子和电子传输路径，增加活性位点，从而削弱极化现象引起的不可逆变形，并通过提高电极材料的利用率来改善了电极材料的变形均匀性。因此使用纳米材料在高导电碳材料表面的原位生长的方法有望制备出优异的镁存储材料。
因此，利用溶剂热的方法，通过调整镍基碳纳米管的投放量，使得二硫化镍原位生在碳纳米管表面，进一步洗涤干燥，得到具有交织网状结构的二硫化镍/碳纳米管复合电极材料。最后将其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。
发明内容
针对镁离子电池中镁离子插入动力学缓慢的技术问题，本发明提出一种二硫化镍/碳纳米管复合电极材料及制备方法和应用，本发明方法制备的二硫化镍/碳纳米管复合电极材料具有导电性能好，倍率性能好，长循环以及性能优异的特点。
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/碳纳米管复合电极材料，为二硫化镍纳米颗粒原位生长在碳纳米管上形成，其分子式为NiS2/CNTs，其中二硫化镍纳米颗粒直径为10～100 nm。
一种二硫化镍/碳纳米管复合电极材料的制备方法，步骤如下：
（1）电极材料的制备：将六水合硝酸镍、硫代硫酸钠、镍基碳纳米管和无水乙醇加入聚四氟乙烯反应釜内，搅拌均匀后于超声波清洗器内超声，在聚四氟乙烯反应釜内恒温反应，得到二硫化镍/碳纳米管复合电极材料浑浊液；
（2）电极材料成品的制备：将步骤（1）制备的二硫化镍/碳纳米管复合电极材料浑浊液冷却至室温，经过离心、清洗、干燥得到二硫化镍/碳纳米管复合电极材料成品。
所述步骤（1）中六水合硝酸镍的质量份数为0.1-0.4份，硫代硫酸钠的质量份数为0.1-2份，镍基碳纳米管的质量份数为1-50份，无水乙醇的质量份数为16份。
所述步骤（1）中聚四氟乙烯反应釜反应温度为120-160℃，反应时间为12-36 h。
所述步骤（2）中离心液为乙醇和去离子水，干燥温度为60-80℃，干燥时间为6-20h。
上述的二硫化镍/碳纳米管复合电极材料在镁离子电池领域的应用。
一种镁离子电池，包括正极、负极、电解液和隔膜，所述正极包括导电剂、正极粘合剂、正极集流体和上述的二硫化镍/碳纳米管复合电极材料。
所述正极的制备方法为：将二硫化镍/碳纳米管复合材料、导电剂、正极粘合剂加入到研钵中，研磨，加入有机溶剂，搅拌均匀后涂覆在铜箔上，干燥；所述导电剂为乙炔黑或炭黑；所述正极粘合剂为聚偏氟乙烯或聚四氟乙烯；二硫化镍/碳纳米管复合电极材料、导电剂和正极粘合剂质量比为(8-A-B)：(1+A)：(1+B)，其中0≤A≤2，0≤B≤1，正极的质量为30-60 mg，有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮，涂覆方式为刮涂、旋涂、滴涂中的任意一种，铜箔厚度为14-21 μm，铜箔圆片直径为8mm，每片铜箔的负载的活性质量为0.48-0.64 mg，涂覆后干燥温度为70 ℃，干燥时间为6-12 h。
所述负极的制备方法为：使用砂纸打磨镁片，打磨至两面光滑，然后使用稀盐酸溶液清洗打磨后的镁片；再分别使用蒸馏水和无水乙醇冲洗镁片，得到表面光滑的镁负极，然后使用冲压机将镁片裁成一个圆片；其中稀盐酸的浓度为0.1-0.5 M，镁圆片的直径为8-13mm。
上述镁离子电池的组装方法为：在手套箱内，使用硬币型电池CR2032，分别将正极、隔膜、负极通过叠片的方式复合在一起，同时滴加电解液，最后使用封口机对电池进行封装，得到镁离子电池；其中玻璃纤维隔膜作为隔膜，电解液为(MgphCl)2/THF-AlCl3，电解液浓度为0.4 M。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明首次使用二硫化镍作为镁离子电池的电极材料。二硫化镍本身制备简单，对环境污染小。在二硫化镍的晶体结构中，既具有高电负性S-S键，又具有丰富且规则的一维孔结构，类似于金属有机骨架。S-S键中的硫阴离子可以对镁离子产生吸引力，以促进镁离子的嵌入。二硫化镍的孔径（最小孔径为2.39 Å）比镁离子（1.44 Å）大得多，可以作为镁离子的定向传输通道，而且镁离子的单一传输方向可以保证镁离子更高效的传输。
2、本发明使用碳纳米管与二硫化镍进行复合。通过溶剂热法制备出的二硫化镍/碳纳米管，二硫化镍纳米颗粒可以原位生长在碳纳米管表面上。碳纳米管具有网状结构，可以缩短离子穿梭路径并促进电子传导，使电子能够轻松地在集流体和电活性材料之间移动。而在碳纳米管原位生长的二硫化镍纳米颗粒可以被分解成更小的部分，从而提高二硫化镍/碳纳米管的表面活性。
3、本发明方法制备的二硫化镍/碳纳米管复合材料用于镁离子电池上，表现出良好的协同效应和良好的稳定性。同时由于碳纳米管的网状结构提供了较大的比表面积，从而增强了电极和电解质之间的电荷转移，促进了镁离子的扩散。经过测试，二硫化镍/碳纳米管复合电极材料在50 mA/g下的放电容量可以达到245 mAh/g。同样表现出优异的长循环性能，在200 mA/g下进行2000次循环后容量保持率为58%。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1中二硫化镍/碳纳米管复合材料的X射线衍射图谱（XRD）。
图2为本发明实施例1中二硫化镍/碳纳米管复合材料的扫描电镜照片。
图3为本发明实施例1中二硫化镍/碳纳米管复合材料的透射电子显微镜照片。
图4为本发明实施例1中碳纳米管的扫描电子显微照片和相应的元素图谱，其中图a和b分别为碳纳米管不同放大倍数的扫描电子显微照片，图c为碳纳米管扫描电子显微照片，图d为碳纳米管中镍元素图谱，图e为碳纳米管中氧元素图谱，图f为碳纳米管中碳元素图谱。
图5为本发明实施例1中二硫化镍的晶体结构示意图。
图6为本发明实施例1中以二硫化镍/碳纳米管复合材料为正极的镁离子电池的倍率循环图。
图7为本发明实施例1中以二硫化镍/碳纳米管复合材料为正极的镁离子电池的长循环图。
图8为本发明实施例1中以二硫化镍/碳纳米管复合材料为正极的镁离子电池在不同充放电状态下X射线光电子能谱图（XPS），其中图a为镍元素XPS图，图b为硫元素XPS图，图c为镁元素XPS图。
图9为本发明实施例1中二硫化镍的储镁机理图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的范围。
实施例1
A.一种二硫化镍/碳纳米管复合电极材料的制备方法，步骤如下：
（1）电极材料的制备：在30mL聚四氟乙烯高压釜中加入称量好的硝酸镍（0.4362g）和硫代硫酸钠（1 g）。然后加入乙醇溶液（16 mL），搅拌至所有的固体溶解，随后把镍基碳纳米管粉末（30 mg）加入聚四氟乙烯高压釜中，超声处理30 min，直到所有的碳纳米管粉末完全分散在溶剂中。最后，把高压釜放在150℃的恒温鼓风干燥箱中加热36 h。
（2）电极材料成品的制备：当高压釜自然冷却到室温时，打开高压釜，将上清液倒出，得到黑色沉淀。用离心机分离底部沉淀物，用蒸馏水和乙醇分别洗涤三次，在80℃的真空干燥箱中干燥12 h，得到黑色粉末状固体为二硫化镍/碳纳米管材料。
为了更好的说明二硫化镍/碳纳米管复合材料的特性，对所制备的材料进行X射线衍射，扫描电子显微镜，透射电子显微镜分析，结果分别如图1，图2，图3所示。对碳纳米管进行扫面电子显微镜分析和元素组成分析，如图4所示。并且通过对二硫化镍的标准卡片模拟出了二硫化镍的晶体结构，如图5所示。
图1中，二硫化镍/碳纳米管复合材料的X射线衍射图案与标准卡（JCPDS编号73-574）一致，表明合成的二硫化镍纯度高。由于碳纳米管的加入，在26°处可以观察到明显的衍射峰，对应于（002）晶面，证实了二硫化镍/碳纳米管复合材料的合成。
图2中，二硫化镍/碳纳米管复合材料的扫描电镜照片，这张图片展示了在纠缠的碳纳米管结构，二硫化镍纳米颗粒粘附在碳纳米管上。二硫化镍的平均值约为20～100 nm。大比表面积为电化学反应提供了更多的活性位点。碳纳米管的团聚网状结构也有利于电解液的渗透。结果表明，碳纳米管和二硫化镍具有良好的复合性。通过透射电子显微镜图3进一步表征了所制备材料的微观结构。
图4中，碳纳米管的扫描电镜照片和相应的元素图谱，由于使用的是镍基碳纳米管，在扫描出的元素图谱中可以观察到少量镍的存在，由于碳纳米管上存在少量镍，在反应过程中可以吸引硫代硫酸钠释放的硫阴离子，进而促进二硫化镍直接在碳纳米管上原位生长。
图5中，展示了二硫化镍的晶体结构，由晶体结构中可以看出，一个镍原子与六个硫原子相连。一个S-S键连接两个硫原子。二硫化镍的孔径比镁离子大得多，可以作为镁离子的定向传输通道，而且镁离子的单一传输方向可以保证镁离子更高效的传输。
B.一种镁离子电池的制备方法，步骤如下：
a. 正极的制备：由A制得的二硫化镍/碳纳米管复合电极材料、乙炔黑和聚偏氟乙烯按质量比为8：1：1的比例，称取一共30 mg置入研钵中，研磨30 min后，加入有机溶剂N-甲基吡咯烷酮，搅拌均匀后涂覆在铜箔上，铜箔的厚度为14μm。然后放入70℃真空干燥箱中12h，经冲压机裁成直径为8 mm的圆铜片，每个铜片上负载二硫化镍/碳纳米管的质量大约为0.48 mg。
b. 负极的制备：使用400目的砂纸打磨镁片，打磨至两面光滑。然后使用0.1 M的稀盐酸溶液清洗打磨后的镁片，再分别使用蒸馏水和无水乙醇冲洗镁片，得到表面光滑的镁负极。最后使用冲压机将镁片裁成一个直径为13 mm的圆盘。
c. 镁离子电池的组装：在手套箱内，使用硬币型电池（CR2032），分别将正极、隔膜、负极通过叠片的方式复合在一起，同时滴加0.4 M的APC电解液，最后使用封口机对电池进行封装。
对以二硫化镍/碳纳米管复合材料作为正极的镁离子电池进行电化学性能测试，分别测试了镁离子电池的倍率循环图、镁离子电池的长循环图、镁离子电池在不同充放电状态下的X射线光电子能谱图（XPS），分别如图6、7、8所示。
二硫化镍的储镁机理图如图9所示。
组装的镁离子电池在不同电流密度下循环性能如图6所示，可以看出，该材料有优异的倍率性能，在50 mA/g下的放电容量为245 mAh/g，在1000 mA/g下的放电容量为95mAh/g。
组装的镁离子电池在200 mA/g的电流密度下的长循环图如图7所示，二硫化镍/碳纳米管材料具有下的优异循环稳定性，循环2000周后，可逆容量仍然保持在95 mAh/g，容量保持率高达58%。材料的结构更有利于二硫化镍纳米颗粒与电解质之间的接触。碳纳米管的网状结构具有丰富的缓冲区，可以作为局部存储器来保存电解液，减少长循环过程中的体积变化，加速电化学反应动力学。
非原位XPS研究了二硫化镍/碳纳米管电极反应机理。图8显示了不同放电状态下的XPS光谱。XPS结果可以解释镁的储存机理。在放电过程中，二硫化镍发生还原反应。在温和条件下，四氢呋喃体系的电解液可促进二硫化镍中S-S键的断裂，从而与镁离子结合生成硫化镁。
图9所示的机理解释了在放电过程中二硫化镍的储镁机理，由于二硫化镍晶体结构中有足够大的孔径，镁离子可以自由通过。在温和条件下，四氢呋喃溶液可促进二硫化镍中S-S键的断裂，产生硫离子。带正价镁离子被带负价的硫离子吸引产生硫化镁。由于S-S键之间的间距仅为2.07 Å，镁离子不容易插入S-S键之间，这将导致Mg-S键较弱，并且在充电过程中镁离子更易脱出以完成充放电循环。
实施例2
A.一种二硫化镍/碳纳米管复合电极材料的制备方法，步骤如下：
（1）电极材料的制备：在30 mL聚四氟乙烯高压釜中加入称量好的硝酸镍（0.4362g）和硫代硫酸钠（1 g）。然后加入乙醇溶液（16 mL），搅拌至所有的固体溶解，随后把镍基碳纳米管粉末（50 mg）加入聚四氟乙烯高压釜中，超声处理30 min，直到所有的碳纳米管粉末完全分散在溶剂中。最后，把高压釜放在150℃的恒温鼓风干燥箱中加热36 h；
（2）电极材料成品的制备：当高压釜自然冷却到室温时，打开高压釜，将上清液倒出，得到黑色沉淀。用离心机分离底部沉淀物，用蒸馏水和乙醇分别洗涤三次，在80℃的真空干燥箱中干燥12 h，得到黑色粉末状固体为二硫化镍/碳纳米管材料。
B.一种镁离子电池的制备方法，步骤如下：
a. 正极的制备：由A制得的二硫化镍/碳纳米管复合电极材料、乙炔黑和聚偏氟乙烯按质量比为7：2：1的比例，一共称取30 mg置入研钵中，研磨30 min后，加入有机溶剂N-甲基吡咯烷酮，搅拌均匀后涂覆在铜箔上，铜箔的厚度为14μm。然后放入70℃真空干燥箱中12h，经冲压机裁成直径为8 mm的圆铜片，每个铜片上负载二硫化镍/碳纳米管的质量大约为0.48 mg；
b. 负极的制备：首先使用400目的砂纸对镁片进行打磨，打磨至两面光滑。然后使用0.1 M的稀盐酸溶液清洗打磨后的镁片，再分别使用蒸馏水和无水乙醇清洗镁片，得到表面光滑的镁负极。最后使用充压机将镁片裁成一个直径为13 mm的圆盘；
c. 镁离子电池的组装：在手套箱内，使用硬币型电池（CR2032），分别将正极、隔膜、负极通过叠片的方式复合在一起，同时滴加0.4 M的APC电解液，最后使用封口机对电池进行封装。
组装的镁离子电池在50 mA/g下的放电容量为231mAh/g，在1000 mA/g下的放电容量为85 mAh/g。
组装的镁离子电池在循环2000周后，可逆容量仍然保持在76mAh/g，容量保持率达46%。
实施例3
A.一种二硫化镍/碳纳米管复合电极材料的制备方法，步骤如下：
（1）电极材料的制备：在30 mL聚四氟乙烯高压釜中加入称量好的硝酸镍（0.4362g）和硫代硫酸钠（1 g）。然后加入乙醇溶液（16 mL），搅拌至所有的固体溶解，随后把镍基碳纳米管粉末（50 mg）加入聚四氟乙烯高压釜中，超声处理30 min，直到所有的碳纳米管粉末完全分散在溶剂中。最后，把高压釜放在120℃的恒温鼓风干燥箱中加热36 h；
（2）电极材料成品的制备：当高压釜自然冷却到室温时，打开高压釜，将上清液倒出，得到黑色沉淀。用离心机分离底部沉淀物，用蒸馏水和乙醇分别洗涤三次，在80℃的真空干燥箱中干燥20 h，得到黑色粉末状固体为二硫化镍/碳纳米管材料。
B.一种镁离子电池的制备方法，步骤如下：
a. 正极的制备：由A制得的二硫化镍/碳纳米管复合电极材料、炭黑和聚四氟乙烯按质量比为8：1：1的比例，一共称取60 mg置入研钵中，研磨30 min后，加入有机溶剂N-甲基吡咯烷酮，搅拌均匀后涂覆在铜箔上，铜箔的厚度为14μm。然后放入70℃真空干燥箱中6 h，经冲压机裁成直径为8 mm的圆铜片，每个铜片上负载二硫化镍/碳纳米管的质量大约为0.64 mg；
b. 负极的制备：首先使用400目的砂纸对镁片进行打磨，打磨至两面光滑。然后使用0.3 M的稀盐酸溶液清洗打磨后的镁片，再分别使用蒸馏水和无水乙醇清洗镁片，得到表面光滑的镁负极。最后使用充压机将镁片裁成一个直径为8 mm的圆盘；
c. 镁离子电池的组装：在手套箱内，使用硬币型电池（CR2032），分别将正极、隔膜、负极通过叠片的方式复合在一起，同时滴加0.4 M的APC电解液，最后使用封口机对电池进行封装。
组装的镁离子电池在50 mA/g下的放电容量为213 mAh/g，在1000 mA/g下的放电容量为73 mAh/g。
组装的镁离子电池在循环2000周后，可逆容量仍然保持在40 mAh/g，容量保持率达36%。
实施例4
A.一种二硫化镍/碳纳米管复合电极材料的制备方法，步骤如下：
（1）电极材料的制备：在30 mL聚四氟乙烯高压釜中加入称量好的硝酸镍（0.4362g）和硫代硫酸钠（1 g）。然后加入乙醇溶液（16 mL），搅拌至所有的固体溶解，随后把镍基碳纳米管粉末（50 mg）加入聚四氟乙烯高压釜中，超声处理30 min，直到所有的碳纳米管粉末完全分散在溶剂中。最后，把高压釜放在160℃的恒温鼓风干燥箱中加热12 h；
（2）电极材料成品的制备：当高压釜自然冷却到室温时，打开高压釜，将上清液倒出，得到黑色沉淀。用离心机分离底部沉淀物，用蒸馏水和乙醇分别洗涤三次，在80℃的真空干燥箱中干燥6 h，得到黑色粉末状固体为二硫化镍/碳纳米管材料。
B.一种镁离子电池的制备方法，步骤如下：
a. 正极的制备：由A制得的二硫化镍/碳纳米管复合电极材料、乙炔黑和聚偏氟乙烯按质量比为7：1：2的比例，一共称取45 mg置入研钵中，研磨30 min后，加入有机溶剂N-甲基吡咯烷酮，搅拌均匀后涂覆在铜箔上，铜箔的厚度为14 μm。然后放入70℃真空干燥箱中12 h，经冲压机裁成直径为8 mm的圆片，每个铜片上负载二硫化镍/碳纳米管的质量大约为0.48 mg；
b. 负极的制备：首先使用400目的砂纸对镁片进行打磨，打磨至两面光滑。然后使用0.5 M的稀盐酸溶液清洗打磨后的镁片，再分别使用蒸馏水和无水乙醇清洗镁片，得到表面光滑的镁负极。最后使用充压机将镁片裁成一个直径为8 mm的圆盘；
c. 镁离子电池的组装：在手套箱内，使用硬币型电池（CR2032），分别将正极、隔膜、负极通过叠片的方式复合在一起，同时滴加0.4 M的APC电解液，最后使用封口机对电池进行封装。
组装的镁离子电池在50 mA/g下的放电容量为183 mAh/g，在1000 mA/g下的放电容量为56 mAh/g。
组装的镁离子电池在循环2000周后，可逆容量仍然保持在45 mAh/g，容量保持率达41 %。
表1为不同二硫化镍碳纳米管复合电极材料在镁离子电池上的电化学性能表。按照二硫化镍/碳纳米管复合电极材料、乙炔黑和聚偏氟乙烯按质量比为8：1：1的比例所制备的正极材料放电容量最高，循环稳定性最好。二硫化镍碳纳米管复合电极材料制备过程中，反应温度越高，反应温度越长所制备出的材料性能越好。
表1 不同二硫化镍碳纳米管复合电极材料在镁离子电池上的电化学性能
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种二硫化镍/碳纳米管复合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：将质量份数为0.1-0.4份的六水合硝酸镍、质量份数为0.1-2份硫代硫酸钠、质量份数为1-50份镍基碳纳米管和质量份数为16份无水乙醇加入聚四氟乙烯反应釜内，搅拌均匀后于超声波清洗器内超声，在聚四氟乙烯反应釜内，120-160℃恒温反应12-36h，得到二硫化镍/碳纳米管复合电极材料浑浊液；
（2）电极材料成品的制备：将步骤（1）制备的二硫化镍/碳纳米管复合电极材料浑浊液冷却至室温，经过离心、清洗、干燥得到二硫化镍/碳纳米管复合电极材料，所述二硫化镍/碳纳米管复合电极材料为二硫化镍纳米颗粒原位生长在碳纳米管上形成，其中二硫化镍纳米颗粒直径为10～100 nm。
2.根据权利要求1所述的二硫化镍/碳纳米管复合电极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中干燥温度为60-80℃，干燥时间为6-20 h。
3.权利要求1或2所述的制备方法制备的二硫化镍/碳纳米管复合电极材料在镁离子电池领域的应用。
4.一种镁离子电池，其特征在于，包括正极、负极、电解液和隔膜，所述正极包括导电剂、正极粘合剂、正极集流体和权利要求1或2所述的制备方法制备的二硫化镍/碳纳米管复合电极材料。
5.根据权利要求4所述的镁离子电池，其特征在于：所述正极的制备方法为：将二硫化镍/碳纳米管复合材料、导电剂、正极粘合剂加入到研钵中，研磨，加入有机溶剂，搅拌均匀后涂覆在铜箔上，干燥；所述导电剂为乙炔黑或炭黑；所述正极粘合剂为聚偏氟乙烯或聚四氟乙烯；二硫化镍/碳纳米管复合电极材料、导电剂和正极粘合剂质量比为(8-A-B)：(1+A)：(1+B)，其中0≤A≤2，0≤B≤1，正极的质量为30-60 mg，有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮，涂覆方式为刮涂、旋涂、滴涂中的任意一种，铜箔厚度为14-21 μm，铜箔圆片直径为8mm，每片铜箔的负载的活性质量为0.48-0.64 mg，涂覆后干燥温度为70 ℃，干燥时间为6-12 h。
6.权利要求5所述的镁离子电池，其特征在于：所述负极的制备方法为：使用砂纸打磨镁片，打磨至两面光滑，然后使用稀盐酸溶液清洗打磨后的镁片；再分别使用蒸馏水和无水乙醇冲洗镁片，得到表面光滑的镁负极，然后使用冲压机将镁片裁成一个圆片；其中稀盐酸的浓度为0.1-0.5 M，镁圆片的直径为8-13 mm。
7.权利要求4-6任一项所述的镁离子电池的制备方法，其特征在于：在手套箱内，使用硬币型电池CR2032，分别将正极、隔膜、负极通过叠片的方式复合在一起，同时滴加电解液，最后使用封口机对电池进行封装，得到镁离子电池；其中玻璃纤维隔膜作为隔膜，电解液为(MgphCl)2/THF-AlCl3，电解液浓度为0.4 M。
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