负极材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及电池技术领域，具体而言，涉及一种负极材料及其制备方法和应用。本发明专利技术的负极材料包括CrSbS3和还原氧化石墨烯的复合材料；所述负极材料中，还原氧化石墨烯的质量含量为15％～25％。本发明专利技术通过CrSbS3和还原氧化石墨烯复合得到的负极材料，具有高容量，优异的稳定性和导电性。的稳定性和导电性。的稳定性和导电性。

【技术实现步骤摘要】
负极材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及电池
，具体而言，涉及一种负极材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]硬碳作为钠离子电池负极材料已经被广泛研究，但是其理论比容量有限的缺点不容忽视，而其它非碳负极材料主要缺点是循环稳定性差。根据电荷存储机制，钠离子电池负极材料主要分为三种类型，分别是插层型材料、转化型材料、合金化材料，其中转化型材料、合金化材料能提供较高的比容量；因此，如何构筑一种既能发生转化反应、又能发生合金化反应，可整体提升负极材料的比容量，提升电池的环稳定性和倍率性能的负极材料至关重要。
[0003]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0004]本专利技术的一个目的在于提供一种负极材料，以解决现有技术中的钠离子电池负极材料的比容量不足，循环性能及稳定性能不佳的技术问题。
[0005]本专利技术的另一个目的在于提供一种所述的负极材料的制备方法，该方法简单，易操作，得到负极材料具有更高的稳定性和导电性。
[0006]本专利技术的另一个目的在于提供一种所述的负极片。
[0007]本专利技术的另一个目的在于提供一种所述的钠离子电池。
[0008]为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：
[0009]负极材料，包括CrSbS3和还原氧化石墨烯的复合材料；所述负极材料中，还原氧化石墨烯的质量含量为15％～25％。
[0010]在一种实施方式中，所述还原氧化石墨烯可部分或全部替换为第一碳材料；所述第一碳材料为碳纳米管、碳纳米纤维、中空碳球、硬碳和软碳中的至少一种。
[0011]如上所述的负极材料的制备方法，包括以下步骤：
[0012]将CrSbS3和还原氧化石墨烯的混合物进行球磨处理。
[0013]在一种实施方式中，所述球磨处理之前，还包括：将CrSbS3和还原氧化石墨烯进行研磨处理。
[0014]在一种实施方式中，所述球磨处理的转速为300～500r/min，所述球磨处理的时间为6～10h。
[0015]在一种实施方式中，所述还原氧化石墨烯的质量为所述还原氧化石墨烯和所述CrSbS3的总质量的15％～25％。
[0016]在一种实施方式中，所述负极材料的制备过程中，将所述还原氧化石墨烯部分或者全部替换为第一碳材料；所述第一碳材料为碳纳米管、碳纳米纤维、中空碳球、硬碳和软碳中的至少一种。
[0017]在一种实施方式中，所述CrSbS3的制备原料包括Cr2S3和Sb2S3。
[0018]在一种实施方式中，所述CrSbS3的制备方法包括：将Cr2S3和Sb2S3进行第一研磨，得到第一混合物；将所述第一混合物于密闭环境中进行热处理。
[0019]在一种实施方式中，所述热处理具体包括：将所述第一混合物置于玻璃容器中，密封所述玻璃容器；将密封后的玻璃容器置于铁容器中，再将所述铁容器置于热处理装置中。
[0020]在一种实施方式中，所述Cr2S3和Sb2S3的质量比为1:1.7。
[0021]在一种实施方式中，所述热处理的温度为550～700℃，所述热处理的时间为65～75h。
[0022]在一种实施方式中，所述热处理的升温速率为2～4℃/min。
[0023]在一种实施方式中，所述CrSbS3的制备原料包括单质Cr、单质Sb和单质S。
[0024]在一种实施方式中，所述CrSbS3的制备方法包括：将单质Cr、单质Sb和单质S在真空条件下进行固相烧结；所述单质Cr、单质Sb和单质S的摩尔比为1:1:3。
[0025]在一种实施方式中，所述固相烧结的温度为440～460℃，所述固相烧结的时间为1.5～2.5h。
[0026]在一种实施方式中，所述单质Cr、单质Sb和单质S在固相烧结之前进行研磨，研磨时间为50～70min。
[0027]在一种实施方式中，所述固相烧结在氮气条件下进行。
[0028]在一种实施方式中，所述固相烧结的升温速率为1～3℃/min。
[0029]负极片，包括所述的负极材料或所述的负极材料的制备方法制备得到的负极材料。
[0030]钠离子电池，包括所述的负极片。
[0031]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0032](1)本专利技术通过CrSbS3和还原氧化石墨烯复合得到的负极材料可改善现有负极材料容量有限的问题，可逆容量提高，同时其在充放电循环过程中仍具有优异的稳定性和较好的快充快放能力。
[0033](2)本专利技术负极材料的制备方法，简单易行。
[0034](3)本专利技术的负极材料制备得到钠离子电池具有优异的循环稳定性和倍率性能；首次放电容量在1172.6mAh
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‑1及以上，循环70次后的容量保持率(与第二次放电容量相比)在77.3％及以上，循环70次后的库伦效率在95.3％及以上。
附图说明
[0035]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，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。
[0036]图1为本专利技术实施例1中的负极材料及CrSbS3的循环容量图；
[0037]图2为本专利技术实施例1中的负极材料制备的电池及CrSbS3制备的电池的交流阻抗谱图。
具体实施方式
[0038]下面将结合实施例对本专利技术的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本专利技术，而不应视为限制本专利技术的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
[0039]根据本专利技术的一个方面，本专利技术涉及一种负极材料，所述负极材料包括CrSbS3和还原氧化石墨烯(rGO)的复合材料；所述负极材料中，还原氧化石墨烯的质量含量为15％～25％。
[0040]本专利技术的负极材料中，CrSbS3中的Cr为钠惰性元素，不与钠发生化学反应，提升充放电循环过程中材料的结构稳定性；Sb可以和钠发生合金化反应，S可以和钠发生转化反应。本专利技术CrSbS3和还原氧化石墨烯形成的复合材料具有更加优异的稳定性和导电性。
[0041]本专利技术的复合负极材料相较于CrSbS3，显著优势为循环稳定性更好，CrSbS3随着充放电周数的增加，由于体积膨胀，容量会衰减得很快；本专利技术的复合材料相较于还原氧化石墨烯，显著优势为容量高很多。本专利技术的复合材料中，CrSbS3是主体部分，即提供容量的部分，而还原氧化石墨烯的作用是两个，首先复合了还原氧化石墨烯可以缓存CrSbS3在充放电过程中的体积膨胀，增强循环稳定性，然后就是可以提升材料的导电性，增强高倍率性能；因此，本专利技术的原氧化石墨烯在负极材料中需要采用适宜的比例，还原氧化石墨烯的用量过高会导致负极本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.负极材料，其特征在于，所述负极材料包括CrSbS3和还原氧化石墨烯的复合材料；所述负极材料中，还原氧化石墨烯的质量含量为15％～25％。2.根据权利要求1所述的负极材料，其特征在于，所述还原氧化石墨烯可部分或全部替换为第一碳材料；所述第一碳材料为碳纳米管、碳纳米纤维、中空碳球、硬碳和软碳中的至少一种。3.如权利要求1或2所述的负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将CrSbS3和还原氧化石墨烯的混合物进行球磨处理。4.根据权利要求3所述的负极材料的制备方法，其特征在于，包含以下特征(1)至(2)中的至少一种：(1)所述球磨处理之前，还包括：将CrSbS3和还原氧化石墨烯进行研磨处理；(2)所述球磨处理的转速为300～500r/min，所述球磨处理的时间为6～10h。5.根据权利要求3所述的负极材料的制备方法，其特征在于，所述还原氧化石墨烯的质量为所述还原氧化石墨烯和所述CrSbS3的总质量的15％～25％。6.根据权利要求3所述的负极材料的制备方法，其特征在于，所述负极材料的制备过程中，将所述还原氧化石墨烯部分或者全部替换为第一碳材料；所述第一碳材料为碳纳米管、碳纳米纤维、中空碳球、硬碳和软碳中的至少一种。7.根据权利要求3所述的负极材料的制备方法，其特征在于，包含以下特征(1)至(6)中的至少一种：(1)所述CrSbS3的制备原料包括Cr2S3和Sb2S3；(2)所...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐昌盛，赵晓锋，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：