[发明专利]一种钠离子电池负极材料、钠离子电池及其制备方法

说明书

本发明公开一种钠离子电池负极材料、钠离子电池及其制备方法，其中，所述方法包括步骤：将硫源和锑源溶于溶剂后置于均相反应器中进行一次加热，反应制得Sb₂S₃纳米棒；将Sb₂S₃纳米棒分散于醇中，再加入钛盐并控制体系为中性或弱碱性，然后进行二次加热，反应制得Sb₂S₃‑TiO₂；将Sb₂S₃‑TiO₂和盐酸多巴胺加入Tirs缓冲溶液中，充分搅拌后取固体并制成粉末，然后置于惰性气体气氛中煅烧，将碳还原并包裹于Sb₂S₃‑TiO₂表面，即制得钠离子电池负极材料。本发明所提供的钠离子电池负极材料不仅增强了材料的结构稳定性，抑制了体积膨胀，而且还提高了材料的导电性，使得材料的循环稳定性和倍率性能得到改善。

技术领域

本发明涉及钠离子电池技术领域，尤其涉及一种钠离子电池负极材料、钠离子电池及其制备方法。

背景技术

当前，钠离子电池得益于地壳中钠含量丰富且价格低廉、以及具有与锂离子电池相似的工作原理而受到了广大学者的关注。鉴于近年来开发有前途的正极材料的研究，促进钠离子电池商业化的关键挑战之一是缺乏合适的高容量、高速率、长期循环性能的负极材料。人们对硬碳、空心碳球、碳纤维等碳质材料以及Sn、SnO_x、SnO₂、Bi_0.94Sb_1.06S₃、Sb等金属/金属硫族化合物作为潜在负极材料进行了大量研究。与储能低、工作电位不安全的碳质负极材料相比，由金属氧化物/金属硫化物制成的负极已被越来越多的人所探索，以获得优异的倍率性能和高比容量，但是，这些负极材料在电化学反应过程中体积变化剧烈，容易导致结构迅速被破坏。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种钠离子电池负极材料、钠离子电池及其制备方法，旨在解决现有钠离子电池中金属硫化物制成的负极材料在电化学反应过程中体积变化剧烈，容易导致材料结构被破坏的问题。

本发明的技术方案如下：

一种钠离子电池负极材料的制备方法，其中，包括步骤：

将硫源和锑源溶于溶剂后置于均相反应器中进行一次加热，反应制得Sb₂S₃纳米棒；

将Sb₂S₃纳米棒分散于醇中，再加入钛盐并控制体系为中性或弱碱性，然后进行二次加热，反应制得Sb₂S₃-TiO₂；

将Sb₂S₃-TiO₂和盐酸多巴胺加入Tirs缓冲溶液中，充分搅拌后取固体并制成粉末，然后置于惰性气体气氛中煅烧，将碳还原并包裹于Sb₂S₃-TiO₂表面，即制得钠离子电池负极材料。

所述的钠离子电池负极材料的制备方法，其中，所述硫源为九水合硫化钠、硫代乙酰胺、硫脲和L-半胱氨酸中的一种或多种。

所述的钠离子电池负极材料的制备方法，其中，所述锑源为三氯化锑或醋酸锑。

所述的钠离子电池负极材料的制备方法，其中，所述钛盐为钛酸四丁酯或钛酸异丙酯。

所述的钠离子电池负极材料的制备方法，其中，一次加热的温度为160-200 ℃、时间为8-16 h。

所述的钠离子电池负极材料的制备方法，其中，二次加热的温度为35-55 ℃、时间为8-16 h。