一种钠离子电池负极材料二硫化铋钠纳米颗粒及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种钠离子电池负极材料二硫化铋钠纳米颗粒及制备方法，通过溶剂热法处理二硫化碳、硝酸铋和氢氧化钠制得直径为100-150nm的二硫化铋钠纳米颗粒，其化学式为：NaBiS2。本发明专利技术工艺简单，重复性好，产率高；合成条件温和，成本低；所制备的电极材料比容量高。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了，通过溶剂热法处理二硫化碳、硝酸铋和氢氧化钠制得直径为100-150nm的二硫化铋钠纳米颗粒，其化学式为：NaBiS2。本专利技术工艺简单，重复性好，产率高；合成条件温和，成本低；所制备的电极材料比容量高。【专利说明】
本专利技术属于电池负极材料制备领域，具体涉及。
技术介绍
钠离子电池因钠资源丰富、分布广和成本低，钠离子电池较低的工作电压会增强无水电池中电解液的稳定性和安全性，引起人们的广范关注。由于商业化的锂离子电池负极材料石墨不能可逆脱嵌钠离子，不适合作为钠离子电池的负极材料。因此，寻找合适的钠离子电池负极材料成为材料科学研究的热点。钠离子电池因为钠离子较大的半径，通常导致电化学反应过程中钠离子扩散速度慢，难插入和脱嵌于负极材料，插层后晶体结构重排，故钠离子电池材料存在容量低、循环稳定性差，不能进行大倍率充放电，稳定循环的放电比容量为200 mAhg-1左右。这一类电池材料主要有Na2Ti3O7 ,碳材料:如还原型石墨烯和 Na3Ti2 (PO4)3 等等。过渡金属氧化物作为钠离子负极材料，显著的提高负极材料的放电比容量，SnO2纳米八面体在20 mAhg—1的电流密度下放电，放电比容量达到 420 mAhg-1 。到目前为止，金属锑Sb作为负极，展现很好的循环稳定性和较高的放电比容量，稳定循环160次的放电比容量达到600 mAhg'库伦效率达到99%。但锑元素有毒，限制了其应用。因此，寻找新型环保、高容量和循环稳定的钠离子电池负极材料势在必行。尽管二硫化铋钠具有廉价、环保和无毒的优点。但是有关二硫化铋钠的合成和应用报`道极少，未见其在电池电极材料方面的报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供,工艺简单,重复性好,产率高；合成条件温和,成本低；所制备的电极材料比容量高。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案: 通过溶剂热法处理二硫化碳、硝酸铋和氢氧化钠制得直径为100-150nm的二硫化铋钠纳米颗粒，其化学式为:NaBiS2。制备方法包括以下步骤: (1)将氢氧化钠溶于二硫化碳和无水乙醇的混合溶剂中； (2)磁力搅拌下，将硝酸铋加入到步骤(1)的混合溶液中，继续搅拌2小时；(3)将步骤(2)的溶液移入反应釜中，密封，在120-200°C下反应2-200h，过滤，用大量去离子水和无水乙醇洗涤后，60 °C干燥12 h，得到NaBiS2纳米颗粒。 二硫化碳和无水乙醇的混合溶剂中二硫化碳和无水乙醇的体积比为1:30-1:15o氢氧化钠和硝酸铋的摩尔比为10:1-5:1。NaBiS2纳米颗粒作为钠离子电池的负极材料的活性组分，导电剂是超纯碳，粘结剂是聚偏氟乙烯，三者的质量比为7:2:1 ;电解质是I M高氯酸钠的碳酸丙稀酯溶液；电池壳为CR2025型号，集流体为铜片，隔膜为玻璃纤维膜；金属钠片作为正极，电池在氩气保护下组装完成。本专利技术的显著优点在于:本专利技术采用低成本的原料，无模板的水热合成法，对环境友好，简单易行，产率高，大小均匀，分散性好，重现性好，易于大规模生产。该二硫化铋钠作为钠离子电池的负极材料，展现较高的放电比容量和循环稳定性，稳定循环6次的放电比容量达到485 mAhg' 二硫化铋钠的放电曲线在低电压0.4V出现放电平台，是一种很有前景的钠离子电池负极材料。【专利附图】【附图说明】图1本专利技术实施例1的二硫化铋钠的扫描电镜图。图2本专利技术实施例1的二硫化铋钠的XRD图。图3本专利技术实施例1的二硫化铋钠纳米颗粒的第二次和第三次循环的充放电曲线(a)和循环性能图(b)。图4本专利技术实施例2的二硫化铋钠的扫描电镜图。图5本专利技术实施例3的二硫化铋钠的扫描电镜图。【具体实施方式】通过溶剂热法处理二硫化碳、硝酸铋和氢氧化钠制得直径为100_150nm的二硫化铋钠纳米颗粒，其化学式为:NaBiS2。制备方法包括以下步骤: (1)将氢氧化钠溶于二硫化碳和无水乙醇的混合溶剂中； (2)磁力搅拌下，将硝酸铋加入到步骤(1)的混合溶液中，继续搅拌2小时； (3)将步骤(2)的溶液移入反应釜中，密封，在120-200°C下反应2-200h，过滤，用大量去离子水和无水乙醇洗涤后，60 °C干燥12 h，得到NaBiS2纳米颗粒。二硫化碳和无水乙醇的混合溶剂中二硫化碳和无水乙醇的体积比为1:30-1:15。氢氧化钠和硝酸铋的摩尔比为10:1-5:1。NaBiS2纳米颗粒作为钠离子电池的负极材料的活性组分，导电剂是超纯碳，粘结剂是聚偏氟乙烯，三者的质量比为7:2:1 ;电解质是I M高氯酸钠的碳酸丙稀酯溶液；电池壳为CR2025型号，集流体为铜片，隔膜为玻璃纤维膜；金属钠片作为正极，电池在氩气保护下组装完成。实施例1 二硫化铋钠纳米颗粒的制备方法包括以下步骤: (1)将氢氧化钠溶于二硫化碳和无水乙醇的混合溶剂中； (2)磁力搅拌下，将硝酸铋加入到步骤(1)的混合溶液中，继续搅拌2小时；(3)将步骤(2)的溶液移入反应釜中，密封，在120°C下反应200 h，过滤，用大量去离子水和无水乙醇洗涤后，60 °C干燥12 h，得到NaBiS2纳米颗粒。二硫化碳和无水乙醇的混合溶剂中二硫化碳和无水乙醇的体积比为1:30。氢氧化钠和硝酸铋的摩尔比为10:1。NaBiS2纳米颗粒作为钠离子电池的负极材料的活性组分，导电剂是超纯碳，粘结剂是聚偏氟乙烯，三者的质量比为7:2:1 ;电解质是I M高氯酸钠的碳酸丙稀酯溶液；电池壳为CR2025型号，集流体为铜片，隔膜为玻璃纤维膜；金属钠片作为正极，电池在氩气保护下组装完成。实施例2 二硫化铋钠纳米颗粒的制备方法包括以下步骤: (1)将氢氧化钠溶于二硫化碳和无水乙醇的混合溶剂中； (2)磁力搅拌下，将硝酸铋加入到步骤(1)的混合溶液中，继续搅拌2小时； (3)将步骤(2)的溶液移入反应釜中，密封，在200°C下反应2h，过滤，用大量去离子水和无水乙醇洗涤后，60 °C干燥12 h，得到NaBiS2纳米颗粒。二硫化碳和无水乙醇的混合溶剂中二硫化碳和无水乙醇的体积比为1:15。氢氧化钠和硝酸铋的摩尔比为5:1。NaBiS2纳米颗粒`作为钠离子电池的负极材料的活性组分，导电剂是超纯碳，粘结剂是聚偏氟乙烯，三者的质量比为7:2:1 ;电解质是I M高氯酸钠的碳酸丙稀酯溶液；电池壳为CR2025型号，集流体为铜片，隔膜为玻璃纤维膜；金属钠片作为正极，电池在氩气保护下组装完成。实施例3 二硫化铋钠纳米颗粒的制备方法包括以下步骤: (1)将氢氧化钠溶于二硫化碳和无水乙醇的混合溶剂中； (2)磁力搅拌下，将硝酸铋加入到步骤(1)的混合溶液中，继续搅拌2小时； (3)将步骤(2)的溶液移入反应釜中，密封，在160°C下反应100h，过滤，用大量去离子水和无水乙醇洗涤后，60 °C干燥12 h，得到NaBiS2纳米颗粒。二硫化碳和无水乙醇的混合溶剂中二硫化碳和无水乙醇的体积比为1:15。氢氧化钠和硝酸铋的摩尔比为10:1。NaBiS2纳米颗粒作为钠离子电池的负极材料的活性组分，导电剂是超纯碳，粘结剂是聚偏氟乙烯，三者的质量比为7:2:1 ;电解质是I M高氯酸钠的碳酸丙稀酯溶液；电池壳为CR2025型号，集流体为铜片，隔膜为玻璃纤维膜；金属钠片作本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钠离子电池负极材料二硫化铋钠纳米颗粒，其特征在于：通过溶剂热法处理二硫化碳、硝酸铋和氢氧化钠制得直径为100?150nm的二硫化铋钠纳米颗粒，其化学式为：NaBiS2。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：费海龙，刘鑫，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：