[发明专利]一种SnF2@C复合负极材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种SnF₂@C复合负极材料及其制备方法和应用，所述的复合负极材料由导电碳层包覆在SnF₂表面：所述的碳的质量百分比为10％‑30％，所述的SnF₂的颗粒大小为10‑500纳米。本发明通过将SnF₂与碳材料复合，抑制体积膨胀，提高材料电子电导率，来提高其倍率性能和循环稳定性，可用作或制备钠离子电池负极材料，组装成钠离子电池后，表现了优异的电化学性能和卓越的容量保持率。

技术领域

本发明属于新能源材料领域，具体涉及一种SnF₂@C复合负极材料及其均匀复合的制备方法和其在钠离子电池方面的应用。

背景技术

实现多功能大规模储能应用的关键挑战之一是开发具有合理成本效率的高性能储能系统。至今，锂离子电池(LIBs)在推进具有高功率和能量密度的便携式电子设备发展中发挥着重要作用，然而，LIB不适用于存储大型间歇能源，包括太阳能电池或风车，因为它们生产成本高，原料供应有限。在最近多年来，钠离子电池(SIB)由于其较低的成本一直被认为是有希望的候选应用于大型固定式电能储存系统(ESS)。

但是，SIB正面临着相对较低的能量和功率密度的挑战。在这种情况下，迫切需要发展用于实现高性能SIB的高性能电极材料。最重要的是，由于锂电中常用的石墨材料和硅基材料在没有储钠性能，因此开发新颖和性能良好的负极材料可以被认为是SIB研究中最关键的部分。

插层型电极材料中的碱离子插入和提取通过主体材料的隧道或特定晶面进行，这确保了高可逆性，但由于较大的离子半径而只能提供有限的容量。因此，可以利用合金化的材料与嵌入的钠离子形成合金从而实现高的体积和质量能量密度的材料备受亲睐，例如Ge，Sn，Sb和Bi的合金。但是这些材料在合金化过程中较大的体积膨胀，严重影响了材料的蓄循环稳定性，不仅如此，合金化材料较低的电子电导率同样抑制了材料倍率性能的提高。因此，开发出兼具高比容量和良好循环倍率性能的钠离子电池负极材料迫在眉睫。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种电化学性能良好的SnF₂@C复合负极材料。

本发明提供了如下的技术方案：一种SnF₂@C复合负极材料，由SnF₂颗粒以及颗粒表面所包覆的碳层组成。

具体来说，述的碳层由乙炔黑，超导炭，科琴黑等提供。

作为优选，所述的SnF₂颗粒的粒径大小为10-500纳米。

本发明还公开了上述SnF₂@C复合负极材料的制备方法，包括如下步骤：

S1：将SnF₂粉末放置于球磨罐中；

S2：将导电炭材料放入上述球磨罐，得到混合物；

S3：对步骤S2得到的混合物在惰性气体保护的气氛下进行球磨；即得。

作为优选，所述步骤S1中，SnF₂粉末的粒径大小为1-5微米，球磨罐中锆珠的质量和SnF₂粉末的质量比为10:1～30:1。

作为优选，所述的步骤S2中，SnF₂粉末与导电炭材料的质量比为1:1～5:1。

作为优选，所述的导电炭材料为乙炔黑、超导炭、科琴黑。

作为优选，所述的步骤S3中，惰性气体为氮气，氩气。

作为优选，所述的步骤S3中，球磨转速为200～800r/min，球磨的时间为2～10h。

本发明还公开了上述SnF₂@C复合负极材料的应用，即用作或制备钠离子电池负极材料。