【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及钠离子电池，尤其涉及一种用于宽温域钠电的铋炭负极材料及其制备方法与应用。
技术介绍
1、相比锂离子电池，钠离子电池的低温性能明显更优异，但是在高温情况下却相反，温度的升高会轻易打破钠离子电池电解液脆弱的高低温兼容性。一方面，根据gibbs-helmholtz方程，正极和负极的化学势随着温度的升高会分别负移和正移，从而超出电解液的电化学窗口，这意味着界面反应活性的提升。另一方面，高温下sei(负极电解质膜)或cei(正极电解质膜)的组成和结构都会发生巨大变化，其对电极表面的钝化效果也将因此大打折扣。
2、就负极方面来讲，常规sei主要由无机组分(如naf和na2co3)及有机组分(如烷基碳酸钠，烷氧基钠和聚环氧乙烷)构成，并在循环过程中，逐渐形成内层富无机相、外层富有机相的双层结构。但当温度升高后，sei中的na2co3和烷基碳酸钠容易与电解液中的napf6或质子杂质发生化学反应。更大的问题是，热降解的电解液中含有更多化学活性杂质(如hf和pof3)，这将增大sei与电解液反应的复杂程度。而且上述反应会使原本不可溶的sei组分，部分转变为气体或可溶性物质，导致sei结构的破坏和多孔化。电解液因而能够浸透sei并在负极表面继续发生还原分解，形成新的sei。这种不断的破坏与再生将会导致sei过度生长，使得钠电的电解质消化，从而使得钠电电芯的高温性能恶化。
3、根据上述介绍，针对高温域负极端的技术优化和创新，目前所知，该方向报道还是很少。对于应对宽温度范围带来的多样化挑战，提升钠电池本体的宽温域性能
技术实现思路
1、鉴于上述问题，本专利技术的目的在于提供一种用于宽温域钠电的铋炭负极材料及其制备方法与应用。
2、为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种用于宽温域钠电的铋炭负极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
4、(1)将还原剂、调形剂、水混合搅拌均匀，得到溶液s1；
5、(2)将铋盐加入到溶液s1中，搅拌均匀得到溶液s2，s2进行水热反应并冷却后的溶液记为s3；
6、(3)向溶液s3中加入碳源，搅拌均匀得到溶液s4；
7、(4)将溶液s4进行喷雾干燥，得到的粉体物料在惰性气氛下碳化，碳化后冷却的物料进行筛分，即得所述铋炭负极材料。
8、优选地，步骤(1)中，所述还原剂为水合肼；所述调形剂为聚苯乙烯磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、硬脂酸钠、二异丙基萘磺酸钠中的一种或两种以上；步骤(2)中所述铋盐为氯化铋、次硝酸铋、柠檬酸铋、乙酸铋中的一种或两种以上。
9、优选地，步骤(1)中还原剂：调形剂：水的质量比例为1：(0.2-0.5)：(10-30)；步骤(2)中铋盐和水合肼的质量比例为(1-3)：1。
10、优选地，步骤(2)中水热反应温度为120-180℃，反应时间10-24h。
11、优选地，步骤(3)中碳源为葡萄糖、淀粉、蔗糖中的一种或两种以上。
12、优选地，碳源和溶液s3的质量比为1：(15-20)。
13、优选地，步骤(4)中喷雾干燥温度为150-180℃；转速为20000-30000rpm，进料速度5-10l/h。
14、优选地，步骤(4)中碳化温度为1200℃-1450℃；碳化时间为4-8h；所述惰性气氛为氮气，氩气中的一种。
15、一种有上述制备方法制得的用于宽温域钠电的铋炭负极材料。
16、一种上述的铋炭负极材料在钠离子电池中的应用。
17、相对于现有技术，本专利技术具有如下优势：
18、(1)本专利技术水热反应过程中发生的化学反应为：bimx+n2h4→bi+n2↑+nh4mx，其中，m代表铋盐负离子或者负离子基团，x代表负离子或者负离子基团个数；本专利技术水热反应后引入的碳源作为纳米铋颗粒的包覆剂和铋颗粒之间的粘合剂，在喷雾后碳源存在于包覆在铋颗粒表面和铋颗粒之间，经过高温碳化后，引入的碳源发生裂解、缩合，同时水合肼反应后生产的铵盐作为氮掺杂剂，最终得到氮掺杂硬炭包覆铋纳米颗粒。另外调形剂用于控制颗粒的形貌和生长的颗粒大小。
19、(2)现有技术中的钠离子电池负极材料容易形成sei膜，在高温环境下容易与电解液发生反应，使得电池的高温循环性能变差；而本专利技术制得的铋炭负极材料容易成钝化膜，在高温下不会和电解液反应，所得钠离子电池的高温循环性能更好，在80℃高温循环100圈后电池效率仍能达到80％以上。
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1.一种用于宽温域钠电的铋炭负极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述还原剂为水合肼；所述调形剂为聚苯乙烯磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、硬脂酸钠、二异丙基萘磺酸钠中的一种或两种以上；步骤(2)中所述铋盐为氯化铋、次硝酸铋、柠檬酸铋、乙酸铋中的一种或两种以上。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中还原剂：调形剂：水的质量比例为1：(0.2-0.5)：(10-30)；步骤(2)中铋盐和水合肼的质量比例为(1-3)：1。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中水热反应温度为120-180℃，反应时间10-24h。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中碳源为葡萄糖、淀粉、蔗糖中的一种或两种以上。
6.根据权利要求1所述的一种制备方法，其特征在于，碳源和溶液S3的质量比为1：(15-20)。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中喷雾干燥温度为150-180℃；转速为20
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中碳化温度为1200℃-1450℃；碳化时间为4-8h；所述惰性气氛为氮气，氩气中的一种。
9.一种根据权利要求1-8任意一项制备方法制得的用于宽温域钠电的铋炭负极材料。
10.一种权利要求9所述的铋炭负极材料在钠离子电池中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种用于宽温域钠电的铋炭负极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述还原剂为水合肼；所述调形剂为聚苯乙烯磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、硬脂酸钠、二异丙基萘磺酸钠中的一种或两种以上；步骤(2)中所述铋盐为氯化铋、次硝酸铋、柠檬酸铋、乙酸铋中的一种或两种以上。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中还原剂：调形剂：水的质量比例为1：(0.2-0.5)：(10-30)；步骤(2)中铋盐和水合肼的质量比例为(1-3)：1。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中水热反应温度为120-180℃，反应时间10-24h。
5.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：谌芳园，钱泽铭，张满强，
申请(专利权)人：广东钠壹新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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