[发明专利]一种碱金属离子电池

说明书

本发明提供了一种碱金属离子电池，包括正极、负极和电解液，所述正极的材料包括碳复合的铁磷硒化合物、导电剂和粘结剂，所述碳复合的铁磷硒化合物包括碳层和铁磷硒化合物，所述碳层包覆于所述铁磷硒化合物表面。本申请通过对碳复合的铁磷硒化合物FePSe₃/C纳米片的电化学测试，完成了该碳复合的铁磷硒化合物FePSe₃/C纳米片材料的储钠性能分析，由此说明该碳复合的铁磷硒化合物FePSe₃/C纳米片材料是一种优异的碱金属离子尤其是钠离子电池正极材料。

技术领域

本发明涉及电池材料技术领域,尤其涉及一种碱金属离子电池。

背景技术

发展有效的电化学能源存储与转化手段是现如今环境友好型社会必须解决的问题。自从被商业化以来，锂离子电池已经应用在了包括移动电子设备以及动力汽车等各种领域。然而，锂离子电池也有其自身的缺点，特别是其全球储量较低，全球元素丰度仅为20ppm且主要矿藏集中于南美洲，从而导致了锂的价格一直处于较高的位置。由于钠的全球储量高达2.4％且全球范围内分布均匀，有着更加便宜的价格。同时，由于原理相似，往往可以作为锂离子电池的材料同时也可以用作钠离子电池。为了解决锂资源有限和价格的问题，钠离子电池逐渐进入了研究者的视野，被视为一种替代的方案。

层状过渡金属磷硒化合物近年来被证明在能源转化与存储领域有广阔的应用前景，特别是其特殊的层状结构使得其可以应用在离子电池中。因此，层状过渡金属磷硒化合物的改进以期使得碱金属离子电池的性能进一步提高。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种碱金属离子电池，本申请提供的碱金属离子电池具有较高的比容量、优异的倍率性能以及良好的耐用性能，尤其是对于钠离子电池，具有较高的储钠稳定性和循环稳定性。

有鉴于此，本申请提供了一种碱金属离子电池，包括正极、负极和电解液，所述正极的材料包括碳复合的铁磷硒化合物、导电剂和粘结剂，所述碳复合的铁磷硒化合物包括碳层和铁磷硒化合物，所述碳层包覆于所述铁磷硒化合物表面。

优选的，所述碳复合的铁磷硒化合物的制备方法具体为：

将二茂铁、磷和硒按照摩尔比1:1:3的比例混合后于真空密闭环境中反应，得到碳复合的铁磷硒化合物。

优选的，所述磷为红磷。

优选的，所述反应的过程具体为：

将二茂铁、磷和硒置于石英管中，抽真空后密封，将密封后的石英管置于马弗炉中以1～10℃/min的速度升至600～900℃反应至少30min。

优选的，所述石英管内保持真空状态。

优选的，所述反应后还包括：

将得到的粉末研磨后洗涤，再离心分离，最后干燥。

优选的，所述洗涤的洗涤液为乙醇，所述干燥在真空干燥箱中进行。

优选的，所述碳层的厚度为3～4nm，所述碳复合的铁磷硒化合物的厚度为10～20nm。

优选的，所述碳复合的铁磷硒化合物、导电剂和粘结剂的质量比为(6～8)：(1～2)：(1～2)。

优选的，所述碱金属离子电池为钠离子电池。