[发明专利]一种碳包覆硼酸镍纳米棒的钠离子电池负极材料

说明书

本发明属于电池材料技术领域，具体涉及一种碳包覆硼酸镍纳米棒的钠离子电池负极材料。其中碳包覆硼酸镍纳米棒的制备具体为：将乙酸镍、硼酸、柠檬酸溶解混合，放入恒温干燥箱中，100‑200℃恒温8‑12 h，将得到的粉末煅烧得到Ni₃B₂O₆纳米棒材料；再将其与离子液体充分混合，放入管式炉中Ar氛围下反应，得到了黑色粉末，用HCl清洗除去单质镍；干燥，得到碳包覆的硼酸镍纳米材料。本发明制得的材料具有相对较高的比容量和优异的循环稳定性，其成本低、纯度高、性能优异，可以大量合成，具有很好的应用前景。

技术领域

本发明属于电池材料技术领域，具体涉及一种碳包覆硼酸镍纳米棒的钠离子电池负极材料。

背景技术

钠是地球上储量较丰富的元素之一，与锂的化学性能类似，因此也可以适用锂离子电池体系。钠离子电池相比锂离子电池有诸多优点，如成本低，安全性好，随着研究的深入，钠离子电池越来越具有成本效益，并有望在未来取代锂离子电池而被广泛应用。当前，钠离子电池因缺乏匹配合适的负极材料而制约其实际应用，开发性能优异的钠离子电池负极材料是当前该领域的研究热点和重点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型的钠离子电池负极材料碳包覆硼酸镍纳米棒，这种材料具有较高的储钠容量和优异的倍率性能，具有良好的应用价值。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

Ni₃B₂O₆纳米材料的制备：将0.5-0.8 g乙酸镍、0.1-0.3 g硼酸、2-4 g柠檬酸溶解在40-70 ml的去离子水中，磁力搅拌2-5 h之后将装有该溶液的烧杯放入恒温干燥箱中，100-200℃恒温8-12 h，反应结束后将得到的粉末放入马弗炉中600-800℃煅烧2-6 h后得到Ni₃B₂O₆纳米棒材料。

碳包覆Ni₃B₂O₆纳米材料的制备：将得到的Ni₃B₂O₆材料1-3 g与离子液体（1-丁基-3-甲基咪唑双氰胺盐）100-700 µL进行充分混合，再将其研磨好的样品放入管式炉中Ar氛围下400-700℃保温2-5 h，反应结束后得到了黑色粉末，收集该粉末用1-3 M的HCl清洗1h，除去单质镍；最后将样品干燥，得到的最终为黑色的样品就是碳包覆的硼酸镍纳米材料。

钠离子电池组装：按质量比计，碳包覆Ni₃B₂O₆纳米棒：阿拉伯树胶GA：乙炔黑＝75-80：10-20：10-15，混合研磨后均匀地涂在1.2 cm²的铜片上做正极，负极为金属钠，电解质是1M NaClO₄的EC+DEC (EC/ DEC=1/1 v/v) 溶液；电池组装在氩气保护下手套箱里进行，其中氧气和水分含量均低于1ppm。

本发明的显著优点在于：

本发明提供了一种新型材料碳包覆Ni₃B₂O₆纳米棒在钠离子电池负极材料中的应用，并表现出相对较高的比容量和优异的循环稳定性。其成本低、纯度高、性能优异，可以大量合成，具有很好的应用前景。

附图说明

图1为碳包覆硼酸镍纳米棒的XRD图；

图2中a图为纯硼酸镍粉末SEM图；b图为碳包覆硼酸镍纳米棒SEM图；

图3为碳包覆硼酸镍纳米棒钠离子电池充放电曲线；

图4为碳包覆硼酸镍纳米棒钠离子电池倍率性能图。

具体实施方式