一种高循环稳定性异位碳包覆钠离子电池负极材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高循环稳定性异位碳包覆钠离子电池负极材料的制备方法，实验步骤如下：将三氯化锑溶解到苯甲醇中，滴加乙二胺，再加入硒粉，磁力搅拌器充分搅拌后转移到小瓶中，利用微波照射，调节微波频率进行加热处理，离心

【技术实现步骤摘要】
一种高循环稳定性异位碳包覆钠离子电池负极材料的制备方法


[0001]本专利技术属于钠离子电池负极材料领域，具体涉及一种高循环稳定性异位碳包覆钠离子电池负极材料的制备方法
。

技术介绍

[0002]随着世界的快速发展并伴随着化石燃料的大量使用，从而导致环境污染问题日益严重，因此对清洁能源的需求日益增长，所以太阳能
、
水能
、
地热能
、
电池等新兴可再生能源在储能市场拥有巨大的发展前景
。
新一代的电池储能系统中，钠离子电池以其储量丰富的原材料
、
低成本的价格以及高安全性等特点引起了相关学术人员的研究热潮
。
然而，较锂离子而言，钠离子的离子半径大，能量密度低，故限制了钠离子电池的广泛应用，因此对电极材料提出了更高的要求
。
[0003]负极材料在钠离子电池中充当重要角色，目前常见的石墨
(372 mAh
∙
g
‑1)
等负极材料受理论比容量的限制，无法为钠离子电池提供更高的能量密度
。
因此，找寻高倍率，高比容量的新型负极材料显得尤为迫切
。
硒化锑
(Sb2Se3)
作为一种极具潜力的高容量
(670 mAh
∙
g
‑1)
负极材料近年来也引起了研究者的广泛关注
。
然而
Sb2Se3在充放电过程中会发生严重的体积膨胀而导致材料结构崩塌，致使容量衰减过快和循环性能变差，因此很有必要对其进行改性研究，进而改善其电化学性能
。
[0004]碳包覆是解决
Sb2Se3的体积膨胀问题最有效的方法之一
。
制备碳包覆硒化锑负极材料，可以改变材料的性质
。
首先碳具有良好的导电性，可以提升材料的电子电导率；其次，碳可以提供机械支撑，从而适应脱嵌锂过程中的体积变化；最后，可以隔离材料与电解液的接触，从而减少与电解液发生的副反应，提高首次库伦效率
。

技术实现思路

[0005]本专利技术目的在于一种高循环稳定性异位碳包覆钠离子电池负极材料的制备方法，采用微波水热法
、
碳包覆与烧结相结合的制备工艺，制备方法简单，所得的钠离子电池复合负极材料具有更好的电导率
、
比容量和更好的循环稳定性
。
[0006]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：一种高循环稳定性异位碳包覆钠离子电池负极材料的制备方法，制备方法包括以下步骤：（1）将三氯化锑溶解到苯甲醇中，磁力搅拌器搅拌
20
‑
30 min
至溶液呈透明，然后滴加乙二胺，继续搅拌
10 min
，最后加入硒粉，继续搅拌
2 h
，使得硒粉充分溶解，得到前驱体溶液；（2）将步骤
(1)
所得到的前驱体溶液转移到小瓶中进行微波照射，继续磁力搅拌并调节微波功率使样品加热到一定的温度，保持一段时间，自然冷却；（3）将步骤
(2)
所得到的材料用酒精和去离子水分别洗涤离心，然后真空干燥并过
筛；（4）在超声波震荡的作用下将步骤
(3)
所得到的产物与碳源溶液均匀混合并真空干燥；（5）将步骤
(4)
得到的产物在氩气的气氛下进行烧结，过筛之后得到
Sb2Se3@C
钠离子电池负极材料
。
[0007]步骤
(1)
中所述的硒粉纯度
≥99.999%
，
D50≥80
目；三氯化锑纯度
≥99.95%
；乙二胺纯度
≥99.5%
；苯甲醇纯度
≥99.0%
，三氯化锑和硒粉按照
Sb:Se=2:3
的原子比称好备用，先将三氯化锑溶解到苯甲醇
30
‑
60 mL
中，磁力搅拌器搅拌至溶液呈透明，然后滴加乙二胺
1.5
‑
3.0 mL
继续搅拌，最后加入硒粉充分搅拌，磁力搅拌器的转速为
120 r/min。
[0008]步骤
(2)
中所述的使用微波照射加热处理的温度分别为
160 ℃、180 ℃、200 ℃
和
220 ℃
，时间分别对应
0.1 h、0.2 h、0.5 h
和
1.0 h
，磁力搅拌器的转速为
500 r/min。
[0009]步骤
(3)
中所述的酒精和去离子水各洗涤离心3次，离心速率为
6000 r/min
，时间为
5 min
，
80 ℃
真空干燥
6 h。
[0010]步骤
(4)
中所述的碳源溶液为葡萄糖
、
蔗糖
、
果糖
、
纤维素
、
淀粉
、
聚多巴胺
、
酒石酸或草酸溶液的任意一种或多种，所述碳源溶液的浓度为
15
‑
30%
，真空干燥温度为
80 ℃
，时间为
4 h。
[0011]步骤
(5)
中所述的烧结是以
5 ℃/min
的升温速度升至
400 ℃
，保温时间为
2 h
，氩气的气流量为
20 sccm。
[0012]扣电制作：将上述获得的异位碳包覆钠离子电池负极材料组装成扣式电池，按照活性物质
、
导电炭黑和
PVDF
质量比为
7:2:1
进行混合，加入
N
‑
甲基吡咯烷酮溶液调制得到负极浆料，然后将该浆料均匀涂覆在铜箔或铝箔上，
80 ℃
真空干燥
6 h
，经过辊压和冲片得到所用负极极片，以金属钠片为对电极，以
1 mol/L NaClO4的碳酸乙烯酯
(EC)/
碳酸二甲酯
(DMC)(
体积比
1:1)
溶液为电解液，以玻璃纤维为隔膜，在充满氩气的手套箱中进行扣式电池的组装
。
使用新威电池测试系统对所制备的扣式电池进行充放电测试，电压范围为
0.01
‑
3.0 V
，在
0.1 C
的倍率下进行充放电测试，所测得的实验数据如表1所示
。
[0013]相对于现有技术，本专利技术所述的制备异位碳包覆钠离子电池负极材料的方法，具有以下优势：其一，原料简单且廉价，制备过程简单，是一种经济环保的方法，适合大规模生产，具有良好的应用前景；其二，松散堆积的
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种高循环稳定性异位碳包覆钠离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，制备方法包括以下步骤：（1）将三氯化锑溶解到苯甲醇中，磁力搅拌器搅拌
20
‑
30 min
至溶液呈透明，然后滴加乙二胺，继续搅拌
10 min
，最后加入硒粉，继续搅拌
2 h
，使得硒粉充分溶解，得到前驱体溶液；（2）将步骤
(1)
所得到的前驱体溶液转移到小瓶中进行微波照射，继续磁力搅拌并调节微波功率使样品加热到一定的温度，保持一段时间，自然冷却；（3）将步骤
(2)
所得到的材料用酒精和去离子水分别洗涤离心，然后真空干燥并过筛；（4）在超声波震荡的作用下将步骤
(3)
所得到的产物与碳源溶液均匀混合并真空干燥；（5）将步骤
(4)
得到的产物在氩气的气氛下进行烧结，过筛之后得到
Sb2Se3@C
钠离子电池负极材料
。2.
如权利要求1所述的一种高循环稳定性异位碳包覆钠离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，步骤
(1)
中所述的硒粉纯度
≥99.999%
，
D50≥80
目；三氯化锑纯度
≥99.95%
；乙二胺纯度
≥99.5%
；苯甲醇纯度
≥99.0%
，三氯化锑和硒粉按照
Sb:Se=2:3
的原子比称好备用，先将三氯化锑溶解到苯甲醇
30
‑
60 mL
中，磁力搅拌器搅拌至溶液呈透明，然后滴加乙二胺
1.5
‑
3.0 mL
继续搅拌，最后加入硒粉充分搅拌
。3.
...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐国利，曹栋强，方明，黎惠钊，卢俊辉，柴冠鹏，付茹，
申请(专利权)人：乐普钠电新材料六安有限公司，
类型：发明
国别省市：