[发明专利]一种钠离子电池负极材料及其制备方法

说明书

本发明属于钠离子电池的技术领域，具体的涉及一种钠离子电池负极材料及其制备方法。该钠离子电池负极材料为氮掺杂的碳层包覆硫化锑纳米线形成的复合材料，将所得到的复合材料用于钠离子电池，由于其可控的合成方法和稳定的结构，使得钠离子电池的电化学容量和循环性能得到有效地改善，克服了现有电极材料的缺陷，有效提高了电池的循环性能。首先通过一步水热的方法合成硫化锑的纳米线，然后通过反应使多巴胺均匀地负荷到硫化锑纳米线上，最后通过热处理得到氮掺杂的碳层包覆硫化锑纳米线形成的复合材料。

技术领域

本发明属于钠离子电池的技术领域，具体的涉及一种钠离子电池负极材料及其制备方法。

背景技术

近年来，锂离子电池成功应用于各种便携式电子设备、电动汽车、大规模的能量存储系统，但是地球上的锂离子储量不足、存储分布不均匀以及价格昂贵等因素限制了锂离子电池实际应用的进一步发展。现代社会随着科学技术的发展，对储能电池的需求越来越大，因此开发能效高、环境友好、存储丰富的储能材料是实现可持续发展的必要条件。金属钠成本低并且储量丰富，钠离子电池已经被证明是可以替代锂离子电池作为下一代储能电池的新型储能电池，作为碱性金属材料，锂和钠具有很多相似的电化学性质，但是作为电极材料，大多数可以适用于锂离子电池的电极材料并不适用于钠离子电池，因为钠离子半径远大于锂离子半径，过大的离子半径在充放电的过程中会减慢离子扩散速度并导致电极材料体积变化过大。例如石墨电极成功的应用于锂离子电池中，但是由于石墨材料的层间距太小并不适用于钠离子电池。

由于钠离子电池的潜在应用价值，陆续开发了各种应用于钠离子电池的负极材料，但是为了达到实际应用的目的，更适合的负极材料仍需要被进一步的研究。在目前的研究中，想要获得较高能量密度、长循环寿命、适合电位的负极材料仍是一个巨大的挑战。在充放电的过程中，钠离子通过不断的嵌入/脱出导致电极材料体积膨胀，造成电极材料粉化，使得电极材料从集流体上脱落并团聚，其结果是导致电池性能急剧的衰减。其中硫化锑作为一种钠离子电池的负极材料因其高的理论容量（946毫安时/克）而引起广泛的关注，但是硫化锑的电化学性能受到其导电性差以及在钠离子嵌入/脱出的过程中体积变化大缺陷的制约。

发明内容

本发明的目的在于针对上述存在的缺陷而提供一种钠离子电池负极材料及其制备方法， 该钠离子电池负极材料为氮掺杂的碳层包覆硫化锑纳米线形成的复合材料，将所得到的复合材料用于钠离子电池，由于其可控的合成方法和稳定的结构，使得钠离子电池的电化学容量和循环性能得到有效地改善，克服了现有电极材料的缺陷，有效提高了电池的循环性能。首先通过一步水热的方法合成硫化锑的纳米线，然后通过反应使多巴胺均匀地负荷到硫化锑纳米线上，最后通过热处理得到氮掺杂的碳层包覆硫化锑纳米线形成的复合材料。

本发明的技术方案为： 一种钠离子电池负极材料，该负极材料为氮掺杂的碳层包覆硫

化锑纳米线形成的复合材料。

所述钠离子电池负极材料的制备方法，首先通过一步水热法合成硫化锑纳米线，然后将

多巴胺均匀地负荷到硫化锑纳米线上，最后通过热处理得到氮掺杂的碳层包覆硫化锑纳米线

复合材料。

所述钠离子电池负极材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）硫化锑纳米线的制备：首先将氯化锑和九水硫化钠分别溶于乙二醇中，得到氯化锑的

乙二醇溶液和九水硫化钠的乙二醇溶液；然后将氯化锑的乙二醇溶液与九水硫化钠的乙二醇

溶液进行混合，得到的混合溶液经过搅拌形成均匀地溶液，将溶液置于高压釜中反应得到黑

色沉淀，收集洗涤干燥，备用；

（2）制备氮掺杂的碳层包覆硫化锑纳米线：将所得到的硫化锑纳米线分散到三羟甲基氨基