[发明专利]一种纳米片组装核桃状SnS2钠离子电池负极材料的制备方法

说明书

本发明公开一种纳米片组装核桃状SnS₂钠离子电池负极材料的制备方法，包括：1)配制浓度为0.5～1.2mol/L的SnCl₄溶液A，按照元素摩尔比n_Sn:n_S＝(1.0～2.5):(2.0～4.3)将CH₃CSNH₂溶于等量去离子水中配制成溶液B；2)将B溶液逐滴加入A溶液中，持续搅拌成均匀混合溶液C；向混合溶液C中逐滴加HCI至pH＝0形成溶液D，后持续搅拌0.5～2h；3)将溶液D放入水浴锅中反应，反应温度控制在80～100℃反应时间控制在0.2～0.3h；4)待反应结束后，产物洗涤、冷冻干燥得到纳米片组装核桃状SnS₂钠离子电池负极材料。本发明方法具有制备成本低、操作简单、制备周期短的特点，所制备材料在大电流密度下具有较高的循环性能。

技术领域

本发明涉及钠离子电池负极材料技术领域，特别涉及一种钠离子电池负极材料的制备方法。

背景技术

钠离子电池是一种新型电化学电源，具有原材料资源丰富、成本较低、比容量和效率较高等优点，较为符合规模化储能应用要求，在提升大规模可再生能源并网接入能力、提高电能使用效率和电能质量方面具有应用潜力，同时由于其比容量高、质量轻、寿命长和无记忆性等显著优势，在航空航天、混合电动汽车以及便携式电子设备等领域也具有广泛的应用。在这一背景下，钠离子电池近年来引起全世界范围内的广泛关注，关键材料和相关技术研究进展迅速。但是相对锂离子而言，钠离子具有较大的离子半径(0.102nm vs.0.076nmof Li)，这使得寻找合适的嵌钠材料具有一定难度。

二硫化锡(SnS₂)属于Ⅳ:Ⅵ族二元化合物，由六方相基本单元CdI₂层状晶体结构(晶胞参数：a＝0.3648nm，c＝0.5899nm)组成。这种结构单元是由两层六方密堆积的硫离子中间加入锡离子的三明治结构(S-Sn-S)组成的，每个锡离子周围有六个硫离子采取AB AB六方密堆积形成正八面体配位，Sn⁴⁺置于两层S^2-之间，层内为共价键结合，层与层之间存在弱的范德华力。SnS₂的这种层状结构中存在很多晶格空位，可作为“插层”的主体晶格。这种结构上的优越的柔韧性使它能作为基底，通过共轭化合物的插入，形成具有独特光电性质的插层化合物。因此SnS₂被认为是钠离子电池的负极材料有前途的候选者。随着研究的深入，人们发现SnS₂也可以与钠离子发生和氧化锡类似的合金反应，且比SnO₂具有更好的循环稳定性，因此近年来SnS₂作为钠离子电池负极材料受到广泛关注。由于颗粒形貌对样品的电化学性能也可能会造成一定的影响，颗粒越小、比表面积越大，则材料与电解液的接触越好，Na⁺的迁移距离也会变短，这样更有利于钠离子电池负极材料倍率性能的提升。另外，三维多级功能材料综合了物质本征效应、纳米尺度效应、组合效应所产生的新功能等特点而成为纳米材料研究领域的热点之一，在电化学性能等方面会产生一些新颖的特点。