[发明专利]一种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及其制备方法，钠离子电池包括正极和负极，正极活性物质为磷酸钒钠，负极活性物质为硫化锑‑碳纳米角复合材料；其中硫化锑与碳纳米角的质量比为（4至7）:1；硫化锑‑碳纳米角复合材料中锥形碳纳米角为聚集的花状球体，花状碳纳米角聚集球体将硫化锑颗粒相互连通，形成导电网络结构；本发明使用有效缓冲在钠离子充放电过程产生体积膨胀的负极材料，同时该材料颗粒较小，有效提升钠离子电池的循环、倍率性能。

技术领域

本发明涉及钠离子电池技术领域，特别是涉及一种钠离子电池及其制备方法。

背景技术

钠离子电池作为热门发展方向，电池的循环、倍率、形变等问题都是其发展路上急需解决的问题，目前通过正负极材料的改性、电解液搭配等手段来改进钠离子电池的电性能。合金材料硫化锑容量高，是钠离子电池优选的负极。硫化锑作为钠离子电池负极材料，充放电过程中具有较大半径的钠离子在脱嵌的过程中引起负极材料体积变化大，导致负极结构不稳定，循环衰减快；另外，硫化锑作为负极材料表现出迟缓的电化学反应动力学，导致电池倍率性能差。

针对硫化锑存在的上述技术问题，CN107331842A公开一种具有高可逆容量的硫化锑基负极材料，该专利通过将纯硫化锑和石墨类碳原料混合后再进行放电球磨的方法，在短时间得到细小的硫化锑颗粒，目标是并使硫化锑颗粒在碳基体分布均匀，进而利用碳基体的缓冲效应和高导电性提高电池循环性能；同时希望获得的硫化锑基负极材料具有较好的结构稳定性和较高的可逆容量；针对上述技术效果该专利说明附图的图7给出了所得硫化锑的SEM图，明显可见其所得复合材料颗粒尺寸不均匀，应用于钠离子电池后，电池的倍率性能还有待提升。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种钠离子电池的制备方法，本发明使用有效缓冲在钠离子充放电过程产生体积膨胀的负极材料，同时该材料颗粒较小，有效提升钠离子电池的循环、倍率性能。

为解决此技术问题，本发明的技术方案是：一种钠离子电池，包括正极和负极，正极活性物质为磷酸钒钠，负极活性物质为硫化锑-碳纳米角复合材料；

其中硫化锑与碳纳米角的质量比为（4至7）:1；

所述硫化锑-碳纳米角复合材料的制备方法包括以下步骤：

S1、将抑制锑水解的EDTA-2Na·2H₂O溶解于稀盐酸，搅拌至完全溶解；加入锑源，超声搅拌至锑源完全分散，EDTA与锑离子络合；

S2、依次向S1所得混合体系中分散有经过开口处理的碳纳米角和硫源，超声至硫源、锑源在碳纳米角的内外均匀分散；硫源和锑源吸附在碳纳米角的内外表面以及碳纳米角内部；

S3、高温反应生成硫化锑颗粒；

将S2所得混合体系转移至反应釜，反应温度为180℃至300℃下，保温22h至26h；

S4、将经过S3的物料高温下迅速过滤，所得颗粒速冻成型干燥得到球状Sb₂S₃-CNHs复合材料；

硫化锑-碳纳米角复合材料中锥形碳纳米角为聚集的花状球体，花状碳纳米角聚集球体将硫化锑颗粒相互连通，形成导电网络结构。

优选锑源为三氧化二锑或者氯化锑。

优选硫源为L-半胱氨酸或者硫脲。

优选S1中盐酸的质量分数为18%。

优选EDTA-2Na·2H₂O与锑源的质量比为（1至1.5）：1。本发明有效将锑离子络合，防止锑源水解而不能有效生成硫化锑。

优选S2中碳纳米角开口处理条件如下：