一种钠离子电池负极材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种钠离子电池负极材料，所述钠离子电池负极材料为球状Cu3VS4。本发明专利技术还公开一种钠离子电池负极材料的制备方法，将钒源、铜源与硫源加入到甲醇溶剂中于160～220℃温度下反应，且所述反应时达到钒源过量的环境，得到所述钠离子电池负极材料，所述钠离子电池负极材料为球状Cu3VS4。本发明专利技术负极材料在高电流密度下的具有优异的循环稳定性，同时制备方法简单，成本低。成本低。成本低。

【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


[0001]本专利技术涉及一种电池负极材料及其制备方法，特别是一种钠离子电池负极材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]作为一种重要的储能器件，锂离子电池由于其工作电压高、能量密度高、循环寿命长、自放电率低、无记忆效应、环保等优点备受关注。目前，随着新能源汽车行业的飞速发展，对于锂离子电池的需求量愈来愈大。然而，全球的锂资源比较匮乏，难以实现大规模应用。
[0003]与锂离子电池相比，钠离子电池中钠资源更加丰富，价格也更为便宜，并且钠离子与锂离子有相似的化学性质，因此，钠离子电池将可以取代锂离子电池成为下一代主要的储能器件。然而，钠离子电池在工作过程中由于离子半径较大，钠离子迁移较缓慢，影响着钠离子电池的电化学性能。其中，电极材料是钠离子电池的关键组成部分，电极材料性能的优劣将直接影响着钠离子电池的性能，因此，开发具有优异的电化学性能的电极材料显得尤为重要。

技术实现思路

[0004]针对上述现有技术缺陷，本专利技术的任务在于提供一种钠离子电池负极材料，目的是解决钠离子电池现有缺陷，特别是由于较大的钠离子半径，导致电极材料难以实现在高电流密度下的长期循环稳定性问题。本专利技术的另一任务在于提供一种钠离子电池负极材料的制备方法。
[0005]本专利技术技术方案如下：一种钠离子电池负极材料，所述钠离子电池负极材料为球状Cu3VS4。
[0006]进一步地，所述球状Cu3VS4的直径为1～2μm。
[0007]一种钠离子电池负极材料的制备方法，将钒源、铜源与硫源加入到甲醇溶剂中于160～220℃温度下反应，且所述反应时达到钒源过量的环境，得到所述钠离子电池负极材料，所述钠离子电池负极材料为球状Cu3VS4。
[0008]进一步地，所述钒源为乙酰丙酮钒、钒的氧化物、钒酸盐和含钒卤化物中的一种或多种。
[0009]进一步地，所述铜源为铜盐，所述铜盐为硫酸铜、氯化铜、硝酸铜、氢氧化铜、柠檬酸铜、氟硼酸铜、乙酸铜、碘酸铜、碳酸铜、丁酸铜、草酸铜、磷酸铜、高氯酸铜和四氟硼酸铜中的一种或多种。
[0010]进一步地，所述硫源为硫代乙酰胺、硫脲和半胱氨酸中的一种或多种。
[0011]进一步地，所述反应的时间为12～72小时。
[0012]进一步地，所述钒源和所述硫源的摩尔比为1:0.5～1:2，所述钒源和所述铜源的摩尔比为1:0.1～1:0.5。
[0013]本专利技术与现有技术相比的优点在于：
[0014]本专利技术的球状Cu3VS4负极材料具有极大的比表面积，并且有利于电解液的浸润，显著增加了电解液与电极表面的接触面积，提供了更多的反应活性位点，可以缓冲电极材料充放电过程中的体积变化，防止了Cu3VS4的团聚，有利于保证球状的结构完整性，从而提高球状Cu3VS4的循环性能稳定性。本专利技术的制备方法操作简单，步骤简易，制备成本低。
附图说明
[0015]图1为本专利技术实施例1的X
‑
射线衍射图。
[0016]图2为本专利技术实施例1的扫描电镜图(低倍数)。
[0017]图3为本专利技术实施例1的扫描电镜图(高倍数)。
[0018]图4为本专利技术实施例1的半电池的循环性能图。
具体实施方式
[0019]下面结合实施例对本专利技术作进一步说明，但不作为对本专利技术的限定。
[0020]本专利技术的钠离子电池负极材料的制备方法，将铜源、硫源以及过量的钒源加入到甲醇溶剂中反应，其中钒源为乙酰丙酮钒、钒的氧化物、钒酸盐和含钒卤化物中的一种或多种，具体可以是乙酰丙酮钒、五氧化二钒、二钒酸钠、钒过氧酸、硫酸氧钒、正钒酸、偏钒酸铵、二氧化钒、二溴化钒、二氧氯钒、偏钒酸钠、氢氧化钒、三碘化钒、三氟化钒、三氟氧钒、三硫化三钒、三氯化钒、三氯氧钒、三溴化钒、三氧化二钒、四氟化钒、四氯化钒、五氟化钒、五硫化二钒中的一种或多种。铜源为硫酸铜、氯化铜、硝酸铜、氢氧化铜、柠檬酸铜、氟硼酸铜、乙酸铜、碘酸铜、碳酸铜、丁酸铜、草酸铜、磷酸铜、高氯酸铜和四氟硼酸铜中的一种或多种。硫源为硫代乙酰胺、硫脲和半胱氨酸中的一种或多种。
[0021]实施例1
[0022]准确称量1.4g乙酰丙酮钒、0.3g硫代乙酰胺和0.16g三水硝酸铜，加入到35mL甲醇中，磁力搅拌5min，转速为500r/min，然后转入到50mL反应釜中，在200℃下反应24h，洗涤、干燥，即得到球状结构Cu3VS4负极材料。
[0023]图1为本实施例所得产物的X
‑
射线衍射图，所有的X射线粉末衍射峰均可指标为Cu3VS4。图2为本实施例所得产物的低倍扫描电镜照片，从中可以看出本实施例所得样品为球状结构(1
‑
2μm)。图3为本实施例所得产物的高倍扫描电镜照片，从中可以看出本实施例所得样品的球状结构表面粗糙。图4实施例所得产物对钠片做半电池的循环曲线图，在20A g
‑1的高电流密度下经过25000次循环依然有274mAh g
‑1的容量，容量保持率为87％，表现出了优异的循环稳定性。
[0024]实施例2
[0025]准确称量0.37g五氧化二钒、0.3g硫脲和0.05g氯化铜，加入到35mL甲醇中，磁力搅拌5min,，转速为500r/min，然后转入到50ml反应釜中，在200℃环境中反应24h。将收集样品静置洗涤三次，即得到球状结构Cu3VS4负极材料。所得材料对钠片做半电池进行电化学性能测试，在20A g
‑1的高电流密度下经过20000次循环依然有251mAh g
‑1的容量。
[0026]实施例3
[0027]准确称量1.4g乙酰丙酮钒、0.3g硫代乙酰胺和0.16g三水硝酸铜，加入到35mL甲醇
中，磁力搅拌5min，转速为500r/min，然后转入到50mL反应釜中，在160℃下反应24h，洗涤、干燥，即得到球状结构Cu3VS4负极材料。所得材料对钠片做半电池进行电化学性能测试，在20A g
‑1的高电流密度下经过20000次循环依然有269mAh g
‑1的容量。
[0028]实施例4
[0029]准确称量1.4g乙酰丙酮钒、0.3g硫代乙酰胺和0.16g三水硝酸铜，加入到35mL甲醇中，磁力搅拌5min，转速为500r/min，然后转入到50mL反应釜中，在220℃下反应24h，洗涤、干燥，即得到球状结构Cu3VS4负极材料。所得材料对钠片做半电池进行电化学性能测试，在20A g
‑1的高电流密度下经过20000次循环依然有240mAh g
‑1的容量。
[0030]实施例5
[0031]准确称量1.4g乙酰丙酮钒、0.3g硫代乙酰胺和0.16g三水硝酸铜，加入到35mL甲醇中，磁力搅拌5min，转速为500r/min，然后转入到50mL反应釜中，在200℃下反应12h，洗涤、干燥，即得到球状结构Cu3VS4负极材料。所得材料对钠片做半电池进行电化学性本文档来自技高网...

【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为球状Cu3VS4。2.根据权利要求1所述的钠离子电池负极材料，其特征在于，所述球状Cu3VS4的直径为1～2μm。3.一种钠离子电池负极材料的制备方法，，其特征在于，将钒源、铜源与硫源加入到甲醇溶剂中于160～220℃温度下反应，且所述反应时达到钒源过量的环境，得到所述钠离子电池负极材料，所述钠离子电池负极材料为球状Cu3VS4。4.根据权利要求3所述的钠离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，所述钒源为乙酰丙酮钒、钒的氧化物、钒酸盐和含钒卤化物中的一种或多种。5.根据权利要求3所述的钠离子电池负极材料的制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：耿洪波，张宸睿，陈栋，
申请(专利权)人：常熟理工学院，
类型：发明
国别省市：