【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电化学电极材料领域，具体涉及一种无定型碳复合insb合金电极材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、锂离子电池在储能领域得到了广泛的应用，然而锂离子电池成本高，安全性差且目前已经到达其理论性能极限，难以满足大型能源存储需求。后锂时代需要开发新一代二次电池以满足发展需求。中国镁资源丰富，是世界上主要生产国，同时镁在大气中较锂而言更加稳定，从成本和安全角度来看都是合适的候选材料。镁的电极电位低、理论体积比容量高意味着其在储能性能方面独具优势。然而，纯金属镁负极材料与传统的电解液不匹配，在传统的电解液中易产生钝化层，导致镁离子难以可逆地沉积/脱出，限制了可充镁电池的发展。
2、sb基合金金属负极在人工界面层、镁替代负极方面有大量研究，用sb基合金金属替代镁离子电池的负极材料，sb基合金金属在传统电解液中工作不产生钝化层。但是，使用sb基合金金属作为负极材料的缺陷是：反应势垒高、镁离子扩散速率缓慢，并且在传统电解液的全电池体系下极少得到评估，这严重阻碍了其商业化应用进程。
技术实现思路
1、本专利技术意在提供一种无定型碳复合insb合金电极材料，能够与传统的电解液相匹配，降低了反应势垒，提高了镁离子的扩散速率。
2、为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：无定型碳复合insb合金电极材料，包括insb合金粉末和碳材料，其中，insb合金粉末与碳材料的质量比为(80-95):(5-20)。
3、本方案的有益效果为：纯sb与碳材料复合，几乎
4、进一步，碳材料为乙炔黑、碳纳米管和氧化还原石墨烯中的任意一种。
5、本方案的有益效果为：由于乙炔黑、碳纳米管和氧化还原石墨烯均具有优异的电导率，能够提高电极材料的电化学性能，同时，乙炔黑、碳纳米管和氧化还原石墨烯均具有丰富的缺陷，便于镁离子的传输，能够提升镁离子电池的动力学性能，使其在传统电解液中实现工作循环，尤其是乙炔黑作为无定型碳材料，其缺陷更为丰富，从而使得用乙炔黑与insb合金复合，形成的无定型碳复合insb合金电极材料的电化学性能更加优异。
6、进一步，insb合金粉末的制备方法，包括以下步骤：
7、s1：称取铟粉和锑粉，按摩尔比为1:1均匀混合；
8、s2：在惰性气氛下，将s1中称取的铟粉和锑粉放入球磨罐中，按球/料比为(10-20):1放入磨球，球磨5-10小时，得到insb合金粉末。
9、本方案的有益效果为：通过铟粉和锑粉按摩尔比为1:1均匀混合并球磨后，制得的insb合金粉末是一种新的insb相，insb合金粉末的性能即不同于纯in相也不同于纯sb相，而是纯in相和纯sb相的协同效果，制备的insb合金粉末能够与传统的电解液相匹配，而不产生钝化层，实现了镁离子可逆地沉积/脱出。
10、本专利技术还提供了另一技术方案，无定型碳复合insb合金电极材料的制备方法，将碳材料与s2中制备的insb合金粉末按质量比为(5-20):(80-95)混合均匀，并在惰性气氛下，放入球磨罐中，按球料比为(10-20):1放入磨球，球磨5-10小时，得到无定型碳复合insb合金电极材料。
11、本方案的有益效果为：通过将insb合金粉末和碳材料球磨后，制得的无定型碳复合insb合金电极材料，包覆均匀，结合良好，具备高的理论容量和实验容量；针对纯合金负极材料的低反应活性，高扩散势垒，制得的无定型碳复合insb合金电极材料展现出了更好的镁离子扩散速率，对实现二次电池镁离子电池的商业化应用具有重要的现实意义；制得的无定型碳复合insb合金电极材料与传统电解质组装的全电池拥有95mah/g的比容量，可实现循环，由此可知，制得的无定型碳复合insb合金电极材料可以匹配传统电解质，不发生钝化。
12、本技术方案的无定型碳复合insb合金电极材料的制备方法简单，原料成本低廉，简便易得，可规模化工业生产。
13、进一步，惰性气氛为氩气和氮气中的任意一种。
14、本方案的有益效果为：由于氩气和氮气均不与碳材料和insb合金粉末发生反应，因此，能够提高制备的无定型碳复合insb合金电极材料的纯度，使得制备的无定型碳复合insb合金电极材料具有更优异的电化学性能，且能够与传统的电解液相匹配。
15、本专利技术还提供了另一技术方案，无定型碳复合insb合金电极材料的应用，无定型碳复合insb合金电极材料用于制备二次电池的负极活性材料。
16、本方案的有益效果为：将无定型碳复合insb合金电极材料用于制备二次电池的负极活性材料，能够使得制备的二次电池的负极活性材料与传统的电解液相匹配，且能够在含氯和不含氯的电解液中正常运行，体现出优异的电解液匹配性，同时，具有比容量大、电化学性能优异的优势。
17、进一步，二次电池的负极活性材料应用于半电池体系。
18、本方案的有益效果为：将二次电池的负极活性材料应用于半电池体系中，放电比容量能达到448mah/g，充电比容量能达到423mah/g，在50ma/g的电流密度下，经过100圈后，容量仍可达233mah/g。
19、进一步，二次电池的负极活性材料应用于全电池体系。
20、本方案的有益效果为：将二次电池的负极活性材料应用于全电池体系中，二次电池的负极活性材料能够与传统的电解液相匹配，且能够在含氯和不含氯的电解液中正常运行，体现出优异的电解液匹配性，在50ma/g的电流密度下比容量可达95mah/g。
21、进一步，二次电池为镁离子电池。
22、本方案的有益效果为：将无定型碳复合insb合金电极材料用于制备镁离子电池的负极活性材料，使得制备的镁离子电池的负极活性材料与传统的电解液相匹配，且能够在含氯和不含氯的电解液中正常运行，体现出优异的电解液匹配性，同时，能够提升镁离子电池的动力学性能，使得镁离子电池表现出高的储镁性能和大的比容量。
23、进一步，镁离子电池的负极材料还包括负极导电剂、负极粘结剂和负极粘接剂溶剂，其中，无定型碳复合insb合金电极材料、负极导电剂、负极粘接剂的质量比为(6-8):(0-4):1。
24、本方案的有益效果为：通过负极导电剂、负极粘结剂、负极粘接剂溶剂以及权利要求5制备的无定型碳复合insb合金电极材料制成的镁离子电池本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.无定型碳复合InSb合金电极材料，其特征在于：包括InSb合金粉末和碳材料，其中，InSb合金粉末与碳材料的质量比为(80-95):(5-20)。
2.根据权利要求1所述的无定型碳复合InSb合金电极材料，其特征在于：碳材料为乙炔黑、碳纳米管和氧化还原石墨烯中的任意一种。
3.根据权利要求2所述的无定型碳复合InSb合金电极材料，其特征在于：InSb合金粉末的制备方法，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的无定型碳复合InSb合金电极材料的制备方法，其特征在于：将碳材料与S2中制备的InSb合金粉末按质量比为(5-20):(80-95)混合均匀，并在惰性气氛下，放入球磨罐中，按球料比为(10-20):1放入磨球，球磨5-10小时，得到无定型碳复合InSb合金电极材料。
5.根据权利要求4所述的无定型碳复合InSb合金电极材料，其特征在于：惰性气氛为氩气和氮气中的任意一种。
6.根据权利要求5所述的无定型碳复合InSb合金电极材料的应用，其特征在于：无定型碳复合InSb合金电极材料用于制备二次电池的负极活性材料。p>
7.根据权利要求6所述的无定型碳复合InSb合金电极材料的应用，其特征在于：二次电池的负极活性材料应用于半电池体系。
8.根据权利要求6所述的无定型碳复合InSb合金电极材料的应用，其特征在于：二次电池的负极活性材料应用于全电池体系。
9.根据权利要求7或8任意一项所述的无定型碳复合InSb合金电极材料的应用，其特征在于：二次电池为镁离子电池。
10.根据权利要求9所述的无定型碳复合InSb合金电极材料的应用，其特征在于：镁离子电池的负极材料还包括负极导电剂、负极粘结剂和负极粘接剂溶剂，其中，无定型碳复合InSb合金电极材料、负极导电剂、负极粘接剂的质量比为(6-8):(0-4):1。
...【技术特征摘要】
1.无定型碳复合insb合金电极材料，其特征在于：包括insb合金粉末和碳材料，其中，insb合金粉末与碳材料的质量比为(80-95):(5-20)。
2.根据权利要求1所述的无定型碳复合insb合金电极材料，其特征在于：碳材料为乙炔黑、碳纳米管和氧化还原石墨烯中的任意一种。
3.根据权利要求2所述的无定型碳复合insb合金电极材料，其特征在于：insb合金粉末的制备方法，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的无定型碳复合insb合金电极材料的制备方法，其特征在于：将碳材料与s2中制备的insb合金粉末按质量比为(5-20):(80-95)混合均匀，并在惰性气氛下，放入球磨罐中，按球料比为(10-20):1放入磨球，球磨5-10小时，得到无定型碳复合insb合金电极材料。
5.根据权利要求4所述的无定型碳复合insb合金电极材料，其特征在于：惰性气氛为氩气...
【专利技术属性】
技术研发人员：袁媛，彭先浩，王敬丰，潘复生，
申请(专利权)人：重庆新型储能材料与装备研究院，
类型：发明
国别省市：
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