【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电池，具体涉及一种电池负极材料的制备方法、负极极片以及钠离子电池。
技术介绍
1、钠离子电池和锂离子电池具有相似的反应原理，但由于两者的元素存在差异，因此两种电池也会体现出不同的特性。相对于锂的原子半径而言，钠是其的1.22倍，难以嵌入锂离子电池的石墨负极并且无法做到高倍率储存，因此实现钠离子电池的高倍率性能的储能要求，对负极材料提出了更高的要求。
2、目前，商业的钠离子负极材料主要是以硬碳为主，在低倍率循环时具有良好的储钠性能，但其在高倍率条件下只能依靠表面吸附实现钠离子电池的存储，因此无法实现钠离子电池的快速充放。
技术实现思路
1、本专利技术的主要目的是提出一种电池负极材料的制备方法、负极极片以及钠离子电池，旨在改善钠离子电池的循环稳定性和倍率性能。
2、为实现上述目的，本专利技术提出一种电池负极材料的制备方法，包括以下步骤：
3、将溶剂、金属源材料、催化性金属源和有机配体混合搅拌，然后进行水热反应至溶液中有沉淀物生成，分离并收集所述沉淀物，得到合金型金属、催化性金属与mof材料的复合产物，其中，所述金属源材料中的金属可以与钠进行合金化反应；
4、对所述复合产物进行至少一次热处理，使所述复合产物中的mof材料碳化并转变成为具有类石墨结构的硬碳，得到合金型金属、催化性金属与硬碳的复合物，制得电池负极材料；
5、其中，所述至少一次热处理包括低温热处理，所述低温热处理的处理温度为300～400℃、升温速率为2
6、可选地，对所述复合产物进行至少一次热处理，使所述复合产物中的mof材料碳化并转变成为具有类石墨结构的硬碳，得到合金型金属、催化性金属与硬碳的复合物，制得电池负极材料的步骤中：
7、所述至少一次热处理还包括高温热处理，所述高温热处理的处理温度为800～1300℃、升温速率为2～5℃/min、处理时间为2～5h，且所述高温热处理在所述低温热处理之后进行。
8、可选地，对所述复合产物进行至少一次热处理，使所述复合产物中的mof材料碳化并转变成为具有类石墨结构的硬碳，得到合金型金属、催化性金属与硬碳的复合物，制得电池负极材料的步骤中：
9、所述低温热处理在氮气或氩气氛围下进行；和/或，
10、所述高温热处理在氮气或氩气氛围下进行。
11、可选地，将溶剂、金属源材料、催化性金属源和有机配体混合搅拌，然后进行水热反应至溶液中有沉淀物生成，分离并收集所述沉淀物，得到合金型金属、催化性金属与mof材料的复合产物的步骤中：
12、所述溶剂包括乙醇和水中的至少一种；和/或，
13、所述金属源材料包括锡源、锑源、铋源、铅源中的至少一种；和/或，
14、所述催化性金属源包括铜源、铁源、镍源、钴源、铬源中的至少一种；和/或，
15、所述有机配体包括均苯三甲酸、二甲基咪唑、对苯二甲酸中的任意一种。
16、可选地，将溶剂、合金型金属、催化性金属源和有机配体混合搅拌，然后进行水热反应至溶液中有沉淀物生成，分离并收集所述沉淀物，得到合金型金属、催化性金属与mof材料的复合产物的步骤中：
17、所述溶剂包括乙醇和水；和/或，
18、所述金属源材料包括醋酸锑、乙酸锑中的任意一种；和/或，
19、所述催化性金属源包括乙酸钴、草酸钴中的任意一种。
20、可选地，将溶剂、金属源材料、催化性金属源和有机配体混合搅拌，然后进行水热反应至溶液中有沉淀物生成，分离并收集所述沉淀物，得到合金型金属、催化性金属与mof材料的复合产物的步骤中：
21、所述水热反应的反应温度为180～200℃、反应时间为6～10h。
22、可选地，将溶剂、金属源材料、催化性金属源和有机配体混合搅拌，然后进行水热反应至溶液中有沉淀物生成，分离并收集所述沉淀物，得到合金型金属、催化性金属与mof材料的复合产物的步骤中：
23、所述金属源材料、催化性金属源和有机配体的质量比为1～2:1～2:3～4。
24、可选地，将溶剂、金属源材料、催化性金属源和有机配体混合搅拌，然后进行水热反应至溶液中有沉淀物生成，分离并收集所述沉淀物，得到合金型金属、催化性金属与mof材料的复合产物的步骤中：
25、所述搅拌混合的搅拌速率为600～800rpm、搅拌温度为20～30℃、搅拌时间为3～4h。
26、进一步地，本专利技术还提出一种负极极片，所述负极极片包括负极活性材料层，所述负极活性材料层包括电池负极材料，所述电池负极材料采用如上所述的电池负极材料的制备方法制得。
27、更进一步地，本专利技术还提出一种钠离子电池，所述钠离子电池包括如上所述的负极极片。
28、本专利技术提供的技术方案中，先将溶剂、金属源材料、催化性金属源和有机配体混合进行水热反应得到合金型金属、催化性金属与mof材料(mof材料即为金属有机框架材料，其是一类由金属离子或金属簇与有机配体配位形成一维、二维或三维结构的化合物)的复合产物，即得到合金型金属与催化性金属的双金属mof材料，然后进行至少一次热处理使双金属mof碳化并转变为短程有序的类石墨结构，得到硬碳包覆得到合金型金属和催化性金属的复合材料，即制得电池负极材料。所述电池负极材料在反应过程中，其中的合金型金属可以与钠进行合金化反应，获得较高的理论容量，增加电池的倍率性能以及改善循环性能，同时，所述电池负极材料中具有类石墨结构的硬碳能够有效抑制合金化反应过程中产生的膨胀效应，而且也能为钠离子提供嵌钠位点，有效的增加了钠离子的存储，提高了钠离子电池高倍率下的比容量；另外，硬碳还能增加电极的导电性，提高钠离子电池的反应动力学。
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1.一种电池负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的电池负极材料的制备方法，其特征在于，对所述复合产物进行至少一次热处理，使所述复合产物中的MOF材料碳化并转变成为具有类石墨结构的硬碳，得到合金型金属、催化性金属与硬碳的复合物，制得电池负极材料的步骤中：
3.如权利要求2所述的电池负极材料的制备方法，其特征在于，对所述复合产物进行至少一次热处理，使所述复合产物中的MOF材料碳化并转变成为具有类石墨结构的硬碳，得到合金型金属、催化性金属与硬碳的复合物，制得电池负极材料的步骤中：
4.如权利要求1所述的电池负极材料的制备方法，其特征在于，将溶剂、金属源材料、催化性金属源和有机配体混合搅拌，然后进行水热反应至溶液中有沉淀物生成，分离并收集所述沉淀物，得到合金型金属、催化性金属与MOF材料的复合产物的步骤中：
5.如权利要求4所述的电池负极材料的制备方法，其特征在于，将溶剂、合金型金属、催化性金属源和有机配体混合搅拌，然后进行水热反应至溶液中有沉淀物生成，分离并收集所述沉淀物，得到合金型金属、催化性金属与MOF
6.如权利要求1所述的电池负极材料的制备方法，其特征在于，将溶剂、金属源材料、催化性金属源和有机配体混合搅拌，然后进行水热反应至溶液中有沉淀物生成，分离并收集所述沉淀物，得到合金型金属、催化性金属与MOF材料的复合产物的步骤中：
7.如权利要求1所述的电池负极材料的制备方法，其特征在于，将溶剂、金属源材料、催化性金属源和有机配体混合搅拌，然后进行水热反应至溶液中有沉淀物生成，分离并收集所述沉淀物，得到合金型金属、催化性金属与MOF材料的复合产物的步骤中：
8.如权利要求1所述的电池负极材料的制备方法，其特征在于，将溶剂、金属源材料、催化性金属源和有机配体混合搅拌，然后进行水热反应至溶液中有沉淀物生成，分离并收集所述沉淀物，得到合金型金属、催化性金属与MOF材料的复合产物的步骤中：
9.一种负极极片，其特征在于，所述负极极片包括负极活性材料层，所述负极活性材料层包括电池负极材料，所述电池负极材料采用如权利要求1至8中任意一项所述的电池负极材料的制备方法制得。
10.一种钠离子电池，其特征在于，所述钠离子电池包括如权利要求9所述的负极极片。
...【技术特征摘要】
1.一种电池负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的电池负极材料的制备方法，其特征在于，对所述复合产物进行至少一次热处理，使所述复合产物中的mof材料碳化并转变成为具有类石墨结构的硬碳，得到合金型金属、催化性金属与硬碳的复合物，制得电池负极材料的步骤中：
3.如权利要求2所述的电池负极材料的制备方法，其特征在于，对所述复合产物进行至少一次热处理，使所述复合产物中的mof材料碳化并转变成为具有类石墨结构的硬碳，得到合金型金属、催化性金属与硬碳的复合物，制得电池负极材料的步骤中：
4.如权利要求1所述的电池负极材料的制备方法，其特征在于，将溶剂、金属源材料、催化性金属源和有机配体混合搅拌，然后进行水热反应至溶液中有沉淀物生成，分离并收集所述沉淀物，得到合金型金属、催化性金属与mof材料的复合产物的步骤中：
5.如权利要求4所述的电池负极材料的制备方法，其特征在于，将溶剂、合金型金属、催化性金属源和有机配体混合搅拌，然后进行水热反应至溶液中有沉淀物生成，分离并收集所述沉淀物，得到合金型金属、催化性金属与mof材料的复合产物的步骤中...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘志超，汤葱葱，廖晓波，范敏，马恬，刁继波，
申请(专利权)人：江苏众钠能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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