[发明专利]一种铜硒化合物为负极材料的钠离子电池

说明书

一种铜硒化合物为负极材料的钠离子电池，涉及钠离子电池。铜硒化合物为负极材料的钠离子电池包括电池正极、电池负极、含钠电解质、分隔正极和负极的隔膜；所述电池负极材料铜硒化合物，包括非化学计量的Cu_2‑xSe和化学计量的CuSe₂、CuSe和Cu₂Se等，Cu_2‑xSe中x代表晶胞中Cu原子缺陷位，x的范围0～0.4，不包含0和0.4。制备方法：Cu_2‑xSe粉末的制备；CuSe粉末的制备；Cu₂Se粉末的制备；CuSe₂粉末的制备。铜硒化合物具有高安全性、高比容量、价格相对低廉及合成制备简便。相比于现有的硬碳等碳基负极材料，铜硒化合物负极具有更高的嵌脱钠电位，表面不易析出钠枝晶。

技术领域

本发明涉及钠离子电池，尤其是涉及一种铜硒化合物为负极材料的钠离子电池。

背景技术

随着能源问题日益严峻，新能源如太阳能、风能、地热能等成为热点研究方向，世界范围内很多国家都对新能源开发、利用投入大量的精力。而在新能源的利用过程中，由于时间或地域的限制，大型储能设施至关重要，化学电源作为一种储能设备，具有能量转化效率高、便于储存运输等优势，特别是二次电池，可以起到循环储能的作用。现阶段使用最为广泛、性能最为优异的的化学电源是锂离子电池，但由于锂的自然丰度相对较低(～20ppm)，资源分布不均(多集中在南美洲)，价格相对较高，在大规模储能电站的应用上受到一定的限制。而钠在地壳中的丰度高(>20000ppm)，是地壳中含量最高的元素之一，分布均匀，价格相对较低。钠是碱金属中次轻的元素，且电位(-2.71V vs.SHE)与锂(-3.04Vvs.SHE)相近，因此近年来钠离子电池得到越来越广泛的关注，成为二次电池领域中一个新的研究热点。

电极材料的开发在钠离子电池技术发展中至关重要，优秀负极材料的开发是钠离子电池中最具有挑战性的工作之一。过渡金属硒化物由于具有较高的理论比容量、出色的循环稳定性，有望成为钠离子电池负极材料，一些论文和专利报道了有关过渡金属硒化物在钠离子电池负极材料中的应用。如FeSe₂(K.Zhang et al.(2015).“FeSe₂Microspheresas a High-Performance Anode Material for Na-Ion Batteries”.Adv Mater.27,3305-3309.)、MoSe₂(Y.N.Ko et al.(2014).“Hierarchical MoSe₂yolk–shell microsphereswith superior Na-ion storage properties”.Nanoscale.6,10511-10515.)、NiSe₂(J.S.Cho et al.(2016).“First Introduction of NiSe₂to Anode Material forSodium-Ion Batteries:A Hybrid of Graphene-Wrapped NiSe₂/C Porous Nanofber”.Sci Rep.6,23338.)等。其中，铜硒化合物具有理论比容量较高、电子电导率高、价格相对低廉等优点，但迄今为止的专利尚未报道关于铜硒化合物作为负极材料及用这种负极的钠离子电池。

发明内容

本发明的目的是提供一种铜硒化合物为负极材料的钠离子电池。

本发明包括电池正极、电池负极、含钠电解质、分隔正极和负极的隔膜；所述电池负极材料铜硒化合物，包括非化学计量的Cu_2-xSe以及化学计量的CuSe₂、CuSe和Cu₂Se等，所述Cu_2-xSe中x代表晶胞中Cu原子缺陷位，x的范围在0～0.4之间，不包含0和0.4。

所述铜硒化合物为负极材料制备方法包括以下步骤：