[发明专利]一种钠离子电池三维复合负极材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种钠离子电池三维复合负极材料，其特征在于：所述材料呈片层结构，包括石墨烯和附着在石墨烯表面的FePS₃。

2.根据权利要求1所述的钠离子电池三维复合负极材料，其特征在于：所述石墨烯为还原的氧化石墨烯。

3.根据权利要求1所述的钠离子电池三维复合负极材料，其特征在于：所述FePS₃为单片或少片的结构，单片厚度为1-2nm，径向宽度为200-500nm。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的钠离子电池三维复合负极材料，其特征在于：所述FePS₃的制备方法包括以下步骤：

(a)将铁粉、磷粉、硫粉混合均匀，然后在500-900℃、真空环境中烧结1-7d，制得块状FePS₃晶体；

(b)将步骤(a)制得的块状FePS₃晶体在300-700℃、惰性气氛中煅烧2-10h，得到FePS₃。

5.根据权利要求4所述的钠离子电池三维复合负极材料，其特征在于：步骤(a)中，所述铁粉、磷粉、硫粉的摩尔比为1:1:3-5；优选地，所述磷粉为红磷粉，所述硫粉为升华硫粉；优选地，所述铁粉、磷粉、硫粉的混合粉体以1-10℃/min的升温速率升温至500-900℃；优选地，所述真空环境的真空度为10^-7-10^-6mbar；步骤(b)中，所述块状FePS₃晶体以1-10℃/min的升温速率升温至300-700℃；所述惰性气氛为氮气气氛或氩气气氛。

6.一种如权利要求1-5中任一项所述的钠离子电池三维复合负极材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)将FePS₃、GO湿混球磨后进行固液分离，得到FePS₃/GO材料；

(2)将步骤(1)得到的FePS₃/GO材料在200-400℃、惰性气氛中保温1-3h，得到FePS₃/rGO复合负极材料。

7.根据权利要求6所述的钠离子电池三维复合负极材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述FePS₃、GO的质量比为3:1-9:1。

8.根据权利要求6所述的钠离子电池三维复合负极材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述湿混球磨在表面活性剂存在下进行，所述表面活性剂为CTAB；优选地，将FePS₃、GO、CTAB和水进行湿混球磨，所述FePS₃、CTAB、GO的质量比为3-9:1-2:1；所述固液分离后得到的固体进行洗涤、真空干燥处理；优选地，所述洗涤是先用水洗涤3次以上，然后用无水乙醇洗涤3次以上；所述真空干燥的温度为50-80℃，真空干燥的时间为12-48h；步骤(2)中，所述惰性气氛为氮气气氛或氩气气氛。

9.一种如权利要求1-5中任一项所述的钠离子电池三维复合负极材料在制备钠离子电池中的应用。

10.一种钠离子电池，其特征在于：所述钠离子电池包括正极、负极、隔膜、电解液，所述负极包括负极集流体以及涂覆在负极集流体表面的负极材料层，所述负极材料层包括负极活性物质、导电剂、粘结剂，所述负极活性物质采用权利要求1～5中任一项所述的钠离子电池三维复合负极材料。