System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 一种钠/钾离子电池负极材料的制备方法与其产品和应用技术_技高网

一种钠/钾离子电池负极材料的制备方法与其产品和应用技术

技术编号:41277255 阅读:3 留言:0更新日期:2024-05-11 09:29
本申请公开了一种钠/钾离子电池负极材料的制备方法与其产品和应用,属于电池负极材料技术领域。本申请制备方法包括:将金属源、硫源、硒源和碳源的混合物进行放电等离子体辅助高能球磨,即得钠/钾离子电池负极材料。本申请制备方法能够在合成金属硒硫化合物的同时,使得金属硒硫化合物与碳基体通过化学共键进行界面结合,具备制备方法简单、产物性能稳定、易于大规模生产的同时,一方面能够有效改善金属硫化物充放电循环过程中离子/电子传输动力学,另一方面能够提高制备的钠/钾离子电池负极材料的电化学稳定性,从而使得钠/钾离子电池负极材料具备优越的电化学性能。

【技术实现步骤摘要】

本申请属于电池负极材料,尤其涉及一种钠/钾离子电池负极材料的制备方法与其产品和应用


技术介绍

1、钠/钾离子电池因成本低、资源丰富且储能机制稳定等特点,被认为是锂离子电池的有效替代者。然而,由于钠离子和钾离子的离子半径都要比锂离子大,对于大部分材料而言不利于其在电极材料内部脱嵌,同时会在电化学过程中引起较大的体积变化,从而影响钠/钾离子电池的电化学性能。因此,开发适用于钠/钾离子电池的负极材料是目前亟需解决的问题。

2、目前,常见的钠/钾离子电池负极材料有碳基材料、金属或合金材料、钛酸盐材料、有机材料、金属硫化物材料等,其中,金属硫化物(mxsy,m=sn、sb、fe、mn等)材料因为其高的质量比容量和特殊的二维层状结构而迅速成为研究的热点。比如,申请公布号为cn110323428a的现有技术公开了一种钠离子电池负极材料及其制备方法,采用高温固相法制备碳包覆异质结zns/sns纳米颗粒复合材料,使得循环稳定性与倍率性能提升。

3、但是,上文所述钠离子电池负极材料在实际应用中存在以下问题:一是钠/钾离子电池负极材料中金属硫化物和碳基体依靠较弱的范德华力连接,容易使得复合材料会在长循环后从碳基体上脱落,导致充放电循环稳定性差的问题;二是制备过程繁琐且条件苛刻,不利于工业化生产。


技术实现思路

1、本申请公开一种钠/钾离子电池负极材料的制备方法与其产品和应用,旨在解决现有钠离子电池负极材料的制备繁杂、条件苛刻且充放电循环稳定性能差的技术问题。

2、为了实现上述目的,本申请的技术方案是:

3、本申请的第一方面提供了一种钠/钾离子电池负极材料的制备方法,所述方法包括:

4、将金属源、硫源、硒源和碳源的混合物进行放电等离子体辅助高能球磨,即得所述钠/钾离子电池负极材料。

5、结合第一方面优选地,所述金属源为锡、锑、铁中的一种或几种。

6、结合第一方面优选地,所述碳源为炭黑、多壁碳纳米管、普通石墨和膨胀石墨中的一种或几种。

7、结合第一方面优选地,所述混合物中的碳源的质量百分比为5~50wt%。

8、结合第一方面优选地,所述硒源与所述硫源的摩尔比为z/(1-z),其中0<z<1。

9、结合第一方面优选地,所述进行放电等离子体辅助高能球磨时,放电气体介质为氦气、氖气、氩气、氪气、氙气、氮气中的一种或几种。

10、结合第一方面优选地,所述进行放电等离子体辅助高能球磨时,球磨转速600~1200r/min。

11、结合第一方面优选地,所述进行放电等离子体辅助高能球磨的时间为5~30h。

12、本申请的第二方面提供第一方面所述方法制成的钠/钾离子电池负极材料。

13、本申请的第三方面提供第二方面所述钠/钾离子电池负极材料用于制备离子电池或电容器负极中的应用。

14、与现有技术相比,本申请实施例的优点或有益效果至少包括:

15、本申请提供的制备方法通过将金属源、硫源、硒源和碳源的混合物进行放电等离子体辅助高能球磨,即可原位一步制备成形钠/钾离子电池负极材料,有效解决现有电池负极材料制备繁杂、条件苛刻的问题。同时,本申请制备的钠/钾离子电池负极材料为碳基体均匀包覆金属硒硫化合物纳米晶,其中,金属硒硫化合物和碳基体界面之间通过化学共键结合,不仅可以有效抑制金属硒硫化合物从碳基体上的脱落,而且可以有效限制金属硒硫化合物体积效应,从而解决了钠/钾离子电池负极材料在充放电过程中循环稳定性差的问题,使得钠/钾离子电池负极材料的循环稳定性提升。另外,本申请通过放电等离子体辅助高能球磨制备成形,不仅可以在机械力作用和等离子体作用下协同促进粉末材料向片层转变,转变效率高,易于大规模生产,而且可以有效提高钠/钾离子电池负极材料在充放电过程中的离子迁移和电子导电,使得充放电循环动力学性能提高。

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【技术保护点】

1.一种钠/钾离子电池负极材料的制备方法,其特征在于,所述方法包括:

2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述金属源为锡、锑、铁中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述碳源为炭黑、多壁碳纳米管、普通石墨和膨胀石墨中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述混合物中的碳源的质量百分比为5~50wt%。

5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述硒源与所述硫源的摩尔比为z/(1-z),其中0<z<1。

6.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述进行放电等离子体辅助高能球磨时,放电气体介质为氦气、氖气、氩气、氪气、氙气、氮气中的一种或几种。

7.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述进行放电等离子体辅助高能球磨时,球磨转速为600~1200r/min。

8.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述进行放电等离子体辅助高能球磨的时间为5~30h。

9.根据权利要求1-8任一所述制备方法制成的钠/钾离子电池负极材料。

10.根据权利要求1-8任一所述制备方法制成的钠/钾离子电池负极材料用于制备离子电池或电容器负极中的应用。

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【技术特征摘要】

1.一种钠/钾离子电池负极材料的制备方法,其特征在于,所述方法包括:

2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述金属源为锡、锑、铁中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述碳源为炭黑、多壁碳纳米管、普通石墨和膨胀石墨中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述混合物中的碳源的质量百分比为5~50wt%。

5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述硒源与所述硫源的摩尔比为z/(1-z),其中0<z<1。

6.根据权利要求1所述的制备方法...

【专利技术属性】
技术研发人员:程得亮陈义旺雷礼
申请(专利权)人:江西师范大学
类型:发明
国别省市:

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