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【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及钠离子电池,尤其涉及一种钠离子电池负极材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、本专利技术
技术介绍
中公开的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解,而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
2、钠离子电池(sib)与锂离子电池具有相似的结构和原理,加上钠资源丰富,无钠枝晶的优势,已经成为了替代锂离子电池的理想储能体系,在可再生能源储存和消费方面都有重要的作用。钠离子的较大离子半径(vs.li)阻碍了离子扩散动力学,因而需要晶格空间更大的负极材料与之匹配。
3、转换型负极材料具有理论比容量大、体积变化小的特点,在sib中具有很大的应用潜力。其中,过渡金属二硫族化合物(tdmcs),特别是二硫化钼(mos2),二硫化钼具有二维层状结构,层间距较大,有利于钠离子的嵌入和脱出,被认为是极具发展前景的高性能钠离子负极材料。但是mos2由于具有低的导电性以及在充放电过程中存在巨大的体积膨胀,导致材料粉碎,使得其具有差的循环性能和倍率性能。
4、合理的结构设计将有利于改善上述问题造成的影响,主要包括改性mos2的内在结构、纳米结构和电极结构以及与其他高结构稳定性和导电性材料构建复合材料。
5、专利cn 106611837 a(公开日:2017.05.03)公开了一种钴插层硫化钼二次电池材料,其是通过钴盐、钼盐和硫源进行溶剂热反应而得,通过该专利的方法制备得到的材料作为钠离子电池负极材料时,在500ma/g下,循环65圈后,虽然容量几
6、因此如何通过合理的结构调控获得兼具高循环稳定性和高容量的mos2电极材料仍然极具挑战。
技术实现思路
1、有鉴于此,本专利技术提供了一种钴掺杂二硫化钼钠离子电池负极材料及其制备方法和应用,本专利技术提供的钴掺杂二硫化钼钠离子电池负极材料具有高倍率性能和长循环寿命。
2、第一方面,本专利技术提供了一种钴掺杂二硫化钼钠离子电池负极材料的制备方法,包括如下步骤:
3、向金属钴/钼双金属络合物水分散液中加入羧甲基纤维素钠,得到混合分散液一;
4、向所述混合分散液一中加入氧化石墨烯水分散液,混合均匀后得到混合分散液二;
5、将所述混合分散液二迅速冻结后进行冷冻干燥,得到干燥样品;
6、将所述干燥样品在惰性气氛中进行加热硫化,然后冷却至室温,即得。
7、第二方面,本专利技术提供了上述制备方法得到的钴掺杂二硫化钼钠离子电池负极材料。
8、第三方面,本专利技术提供了一种钠离子电池负极片,由包括负极材料、导电添加剂和粘结剂的原料制备而成;
9、所述负极材料为上述钴掺杂二硫化钼钠离子电池负极材料。
10、第四方面,本专利技术提供了一种钠离子电池,由正极、负极、隔膜、电解液和对电极组成;
11、所述负极为上述钠离子电池负极片。
12、与现有技术相比,本专利技术取得了以下有益效果:
13、本专利技术提供的制备方法能够在mos2晶格中掺入co并构建硫空位,丰富其嵌/脱钠反应活性位点,增加钠离子传输通道,降低电荷传输电阻和钠离子扩散势垒;同时通过氧化石墨烯形成碳包覆层,构建导电网络,有效增强了电子/离子电导率和结构稳定性;因此,所得到的钴掺杂二硫化钼钠离子电池负极材料具有优异的倍率性能和长循环寿命,当电流密度从12a/g的大电流恢复到0.1a/g的小电流时,容量能够可逆的回归,容量保持在450mah/g以上。
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1.一种钴掺杂二硫化钼钠离子电池负极材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
2.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述金属钴/钼双金属络合物的化学式为(NH4)4[CoIIMo6O24H6]·6H2O。
3.如权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述金属钴/钼双金属络合物的制备方法为:向硫酸钴溶液中加入双氧水,搅拌反应得到混合溶液一;向钼酸铵沸水溶液中加入所述混合溶液一,保持沸腾状态反应,然后冷却结晶,即得。
4.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述金属钴/钼双金属络合物水分散液的浓度为0.5~10wt%;所述羧甲基纤维素钠与金属钴/钼双金属络合物的质量比为0.01~0.1:1。
5.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,氧化石墨烯水分散液中氧化石墨烯的质量分数为0.1~0.5wt%;所述金属钴/钼双金属络合物与氧化石墨烯的质量比为5~20:1。
6.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述加热硫化具体为:将所述干燥样品与硫粉在惰性气氛的保护下,升温至400~600℃进行加热硫化。
8.如权利要求1~7任一项所述的制备方法得到的钴掺杂二硫化钼钠离子电池负极材料。
9.一种钠离子电池负极片,其特征在于,由包括负极材料、导电添加剂和粘结剂的原料制备而成;
10.一种钠离子电池,其特征在于,由正极、负极、隔膜、有机电解液和对电极组成;
...【技术特征摘要】
1.一种钴掺杂二硫化钼钠离子电池负极材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
2.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述金属钴/钼双金属络合物的化学式为(nh4)4[coiimo6o24h6]·6h2o。
3.如权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述金属钴/钼双金属络合物的制备方法为:向硫酸钴溶液中加入双氧水,搅拌反应得到混合溶液一;向钼酸铵沸水溶液中加入所述混合溶液一,保持沸腾状态反应,然后冷却结晶,即得。
4.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述金属钴/钼双金属络合物水分散液的浓度为0.5~10wt%;所述羧甲基纤维素钠与金属钴/钼双金属络合物的质量比为0.01~0.1:1。
5.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,氧化石墨烯...
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