[发明专利]一种掺杂BaSO4

说明书

本发明涉及一种掺杂BaSO₄钠离子电池负极材料及其制备方法，包括以下步骤：(1)一步水热法制备SnO₂材料；(2)将SnO₂材料溶于去离子水中，加入稀硫酸溶液和Ba(OH)₂溶液，实现BaSO₄掺杂的SnO₂复合材料；(3)碳热还原法制备ZnS/C复合材料：以锌盐、硫源为原料溶于去离子水，反应后得ZnS材料前驱体，再将前驱体溶于去离子水中，加入有机碳源，搅拌至水分全部蒸发后，置于惰性气氛中焙烧；(4)将BaSO₄掺杂的SnO₂复合材料和ZnS/C复合材料按比例混合。本发明方法制得的掺杂BaSO₄制备的电极材料可以满足对钠离子电池负极材料的性能要求，具有较高的初始容量、较好的比容量、较高的首次库伦效率和理想的循环稳定性，使得钠离子电池在储能系统中的地位有所提升。

技术领域

本发明涉及电池材料技术领域，具体涉及一种掺杂BaSO₄的钠离子电池负极材料及其制备方法。

背景技术

二次电池技术作为能量储存和转换的重要手段，在人们日常生活、工业生产、军事国防以及航空航天等领域都有着非常广泛的应用，因此，二次电池在新能源领域中占据着至关重要的地位。目前，二次电池体系中发展最快、技术最成熟的锂离子电池受到广泛关注。然而，地壳中的锂资源是十分有限的，人们对于锂资源的消耗却是逐年增加的，这不仅刺激了锂价格持续增高，还引发了人们对于锂储量的担忧。钠离子与锂离子具有类似的理化性质，适用于锂离子电池的“摇椅式”电池理论模型同样适用于钠离子电池。与锂离子电池相比，钠离子电池在资源储量和成本上具有天然的优势，特别是在大规模储能电站上，钠离子电池的使用能极大地缓解锂资源短缺带来的压力，因而低成本的钠离子电池在未来的大规模储能系统中表现出巨大的潜力。

钠离子电池负极材料负责提供低的氧化还原电位，对其安全性和有效性都有很高的要求。钠离子电池负极材料是研究的重要部分，其中锌基材料已经具备了较好的容量保持，但电化学性质一直不够好，为解决这些问题提出与碳质材料进行复合材料的制备。二氧化锡因具有较高的比容量得到了的广泛关注，在充放电过程中存在较大的体积变化，却并未造成材料的坍塌和破碎，材料的结构基本保持完好。这一发现说明二氧化锡作为钠离子电池负极材料理论上具备良好的循环稳定性。但从文献检索可知，目前钠离子电池负极材料的循环性能和倍率性能仍存在不足。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供一种掺杂BaSO₄的钠离子电池负极材料及其制备方法，在SnO₂材料中加入微量的BaSO₄，不仅不会影响钠离子电池负极材料的电化学性能，还能起到掺杂作用更进一步的改善电池初始容量和循环稳定性，实现了以较低成本制备出性能良好的钠离子电池负极材料。

本发明采用的技术手段如下：

一种掺杂BaSO₄钠离子电池负极材料的制备方法，包括以下制备步骤：

(1)一步水热法制备SnO₂材料：以锡源、分散剂和NaOH为原料进行水热反应，其中锡源与NaOH摩尔比1:10～15，分散剂与NaOH体积比1:1～1.5，反应结束后离心洗涤收集沉淀，烘干后得到SnO₂材料前驱体；

(2)将SnO₂材料前驱体溶于去离子水中，缓慢加入稀硫酸溶液和Ba(OH)₂溶液，室温下磁力搅拌1～3h；

(3)将步骤(2)所得溶液离心洗涤收集沉淀，烘干后得到复合材料前驱体，将复合材料前驱体置于空气气氛中焙烧，得到BaSO₄掺杂的SnO₂复合材料；