一种钠离子电池负极材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术属于电池材料制备技术领域，具体涉及一种钠离子电池负极材料及其制备方法与应用

【技术实现步骤摘要】
一种钠离子电池负极材料及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于电池材料制备
，具体涉及一种钠离子电池负极材料及其制备方法与应用
。

技术介绍

[0002]目前，锂离子电池
(LIBs)
由于其能量密度高
、
寿命好，广泛应用于动力汽车
、
航天
、
电网储能等领域
。
然而，受全球锂资源短缺限制，锂离子电池成本不断升高，这限制了其大规模的应用
。
钠由于和锂具有相似的理化性质，其储能原理和锂离子电池相仿
。
钠丰富廉价，因此钠离子电池在大型储能器件的应用中更具优势
。
但由于钠离子和锂离子半径存在差异，在锂离子电池中表现优异的石墨负极材料却不能在钠离子电池中发挥出相似的性能，需开发合适的钠离子电池负极材料
。
[0003]近年来，过渡金属硒化物作为钠离子电池极具潜力的负极材料之一，由于其与
Na
+
的转化反应具有成本低
、
环境友好和高比容量等优点而引起了广泛的关注，其中硒化铁
(FeSe2)
因具有较高的理论容量
(500mAh
·
g
‑1)
得到广泛研究
。
然而，硒化铁的电导率低，与
Na
+
发生转化反应导致体积膨胀大，容量衰减，倍率性能差，严重制约了硒化铁的应用
。
如何提高硒化物材料的电子导电性和循环稳定性，是硒化物钠离子电池负极材料研究的关键
。

技术实现思路

[0004]因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中纯硒化铁材料的本征电导率低，应用于钠离子电池时存在倍率性能差
、
结构膨胀大导致容量衰减快等缺陷，从而提供一种钠离子电池负极材料及其制备方法与应用
。
[0005]为此，本专利技术提供了以下技术方案
。
[0006]本专利技术第一方面提供了一种钠离子电池负极材料，所述钠离子电池负极材料包括
MoSe2‑
FeSe2‑
NiSe2纳米管和石墨烯片
。
[0007]本专利技术第二方面提供了一种钠离子电池负极材料的制备方法，包括以下步骤：
[0008](1)
制备磷掺杂
Mo
‑
Fe
‑
Ni
‑
MOF
纳米棒：将铁源
、
镍源
、
磷钼酸
、
反丁烯二酸和醇混合，经第一水热反应，得到磷掺杂
Mo
‑
Fe
‑
Ni
‑
MOF
纳米棒；
[0009](2)
制备磷掺杂
MoSe2‑
FeSe2‑
NiSe2/C
纳米管：所述磷掺杂
Mo
‑
Fe
‑
Ni
‑
MOF
纳米棒和硒源混合，经第二水热反应和第一焙烧，得到磷掺杂
MoSe2‑
FeSe2‑
NiSe2和碳的复合纳米管材料，记为磷掺杂
MoSe2‑
FeSe2‑
NiSe2/C
纳米管；
[0010](3)
制备磷掺杂
MoSe2‑
FeSe2‑
NiSe2/C/
石墨烯复合负极材料：磷掺杂
MoSe2‑
FeSe2‑
NiSe2/C
纳米管和氧化石墨烯混合，干燥后第二焙烧，得到磷掺杂
MoSe2‑
FeSe2‑
NiSe2/C
纳米管和石墨烯的复合材料，记为磷掺杂
MoSe2‑
FeSe2‑
NiSe2/C/
石墨烯复合负极材料
。
[0011]所述第一水热反应的温度为
60
～
150℃
，时间为6～
18h。
[0012]所述第二水热反应的温度为
90
～
200℃
，时间为2～
18h。
[0013]所述第一焙烧的温度为
350
～
500℃
，时间为2～
12h
；
[0014]优选地，在进行所述第一焙烧时，以1～
10℃/min
的升温速率升温；
[0015]优选地，所述第一焙烧是在惰性气氛下进行的
。
惰性气氛为氮气和
/
或氩气
。
[0016]所述铁源为铁盐；优选地，所述铁源为氯化铁
、
硝酸铁和硫酸铁中的至少一种；
[0017]优选地，所述镍源为镍盐；优选地，所述镍源为氯化镍
、
硝酸镍
、
乙酸镍和硫酸镍中的至少一种；
[0018]优选地，所述醇为甲醇
、
乙醇
、
丙醇和异丙醇的至少一种；
[0019]优选地，所述硒源为二氧化硒
、
硒氢化钠
、
硒化钠
、
亚硒酸钠
、
亚硒酸
、
硒酸钠和硒粉中的至少一种
。
[0020]所述第二焙烧的温度为
350
～
600℃
，时间为2～
6h
；
[0021]优选地，在进行所述第二焙烧时，以1～
10℃/min
的升温速率升温；
[0022]优选地，所述第二焙烧是在惰性气氛下进行的
。
惰性气氛为氮气和
/
或氩气
。
[0023]所述步骤
(1)
中，铁源
、
镍源
、
磷钼酸和反丁烯二酸以质量
g
计，醇以体积
ml
计，所述铁源
、
镍源
、
磷钼酸
、
反丁烯二酸和醇的用量比为
(1
～
10):(1
～
10):(1
～
10):(1
～
10):(30
～
50)
；
[0024]优选地，所述步骤
(2)
中，所述磷掺杂
Mo
‑
Fe
‑
Ni
‑
MOF
纳米棒和硒源的质量比为
(1
～
10):(1
～
10)
；
[0025]优选地，所述步骤
(3)
中，所述磷掺杂
MoSe2‑
FeSe2‑
NiSe2/C...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种钠离子电池负极材料，其特征在于，所述钠离子电池负极材料包括
MoSe2‑
FeSe2‑
NiSe2纳米管和石墨烯片
。2.
一种钠离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)
制备磷掺杂
Mo
‑
Fe
‑
Ni
‑
MOF
纳米棒：将铁源
、
镍源
、
磷钼酸
、
反丁烯二酸和醇混合，经第一水热反应，得到磷掺杂
Mo
‑
Fe
‑
Ni
‑
MOF
纳米棒；
(2)
制备磷掺杂
MoSe2‑
FeSe2‑
NiSe2/C
纳米管：所述磷掺杂
Mo
‑
Fe
‑
Ni
‑
MOF
纳米棒和硒源混合，经第二水热反应和第一焙烧，得到磷掺杂
MoSe2‑
FeSe2‑
NiSe2和碳的复合纳米管材料，记为磷掺杂
MoSe2‑
FeSe2‑
NiSe2/C
纳米管；
(3)
制备磷掺杂
MoSe2‑
FeSe2‑
NiSe2/C/
石墨烯复合负极材料：磷掺杂
MoSe2‑
FeSe2‑
NiSe2/C
纳米管和氧化石墨烯混合，干燥后第二焙烧，得到磷掺杂
MoSe2‑
FeSe2‑
NiSe2/C
纳米管和石墨烯的复合材料，记为磷掺杂
MoSe2‑
FeSe2‑
NiSe2/C/
石墨烯复合负极材料
。3.
根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述第一水热反应的温度为
60
～
150℃
，时间为6～
18h。4.
根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，所述第二水热反应的温度为
90
～
200℃
，时间为2～
18h。5.
根据权利要求2‑4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述第一焙烧的温度为
350
～
500℃
，时间为2～
12h
；优选地，在进行所述第一焙烧时，以1～
10℃/min
的升温速率升温；优选地，所述第一焙烧是在惰性气氛下进行的
。6.
根据权利要求2‑5任一项所述的制备方法，其特征在于，所述铁源为铁盐；优选地，所述铁源为氯化铁
、
硝酸铁和硫酸铁中的至少一种；优选地，所述镍源为镍盐；优选地，所述镍源为氯化镍
、
硝酸镍
、
乙酸镍和硫酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙孟飞，赵晓锋，石永倩，刘静，杨红新，
申请(专利权)人：蜂巢能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：