[发明专利]一种溶剂热制备钠离子电池负极用Sb2

说明书

技术领域

本发明属于钠离子电池负极材料制备领域，具体涉及一种溶剂热制备钠离子电池负极用Sb₂Se₃/C复合材料的方法。

背景技术

能源是人类社会发展的基础，而能源的储存和转换已成为制约世界经济可持续发展的重要问题。依据目前的研究进展与技术发展，钠离子电池储能技术因为具有原料资源丰富，成本低廉，分布广泛；半电池电势高0.3～0.4V(即能利用分解电势更低的电解质溶剂及电解质盐，电解质的选择范围更宽)；相对稳定的电化学性能，使用更加安全等优势受到广大研究者的关注，认为钠离子电池的研究开发可能研制出性能优良、安全稳定的材料来满足能源需求。钠离子电池的性能很大程度上取决于正负极材料，负极材料中金属化合物具有高的比能量，如锑基硒化物钠离子电池负极材料Sb₂Se₃，一种具有层状结构的Ⅴ-Ⅵ族化合物，作为钠离子电池负极材料，1mol的Sb₂Se₃可以与12mol的Na⁺反应，使其具有678mAh·g^-1的理论容量。但是与多个钠离子发生电化学反应带来高比能量的同时，也使其自身产生了巨大的体积变化。在充放电过程中，伴随着钠离子的嵌入脱出，高比能量负极反复承受巨大的体积变化，容易粉化、剥落，使电极结构遭到严重破坏，从而导致其循环比容量的迅速下降。

据文献报道，大部分研究采用纳米化、与惰性相复合、与碳材料复合等方法来降低高比能量负极在充放电过程中的体积变化，提高循环稳定性。Wenxi Zhao等采用“一锅煮”的方法，将Sb2Se3与氮掺杂氧化石墨烯复合，在0.1A g-1的电流密度下，首次放电容量为1000mA h g-1，循环50次之后容量依然可以保持在560mA h g-1(Zhao W,Li C M.Mesh-structured N-doped graphene@Sb2Se3hybrids as an anode for large capacity sodium-ion batteries.[J].Journal of Colloid&Interface Science,2016,488:356-364)。Xing Qu等人将Sb2Se3与还原石墨烯复合，在1.0A g-1的电流密度下，循环500次之后容量依然可以保持在471mA h g-1(Ou X,Yang C,Xiong X,et al.A New rGO‐Overcoated Sb2Se3Nanorods Anode for Na+Battery:In Situ X‐Ray Diffraction Study on a Live Sodiation/Desodiation Process[J].Advanced Functional Materials,2017.)。这些报道都说明与碳材料复合能明显改善Sb2Se3钠离子电池负极材料的循环稳定性，但是目前研究中所用到的碳源大多是石墨烯这一类价格昂贵、制备周期长的材料，因此寻找一种不仅价格低廉、绿色环保还能提高循环稳定性的碳源及适合大规模生产的制备方法是十分具有意义的。

发明内容

本发明的目的在于提出一种溶剂热制备钠离子电池负极用Sb₂Se₃/C复合材料的方法。所制备的Sb₂Se₃/C复合材料，作为钠离子电池负极材料表现出优异的循环稳定性。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

1)按1：(1～10)的质量比取SbCl₃和碳源，然后将SbCl₃加入无水乙醇中搅拌至完全溶解得到SbCl₃浓度为0.002moL/L～0.1moL/L的透明溶液A1，将碳源加入去离子水搅拌至完全溶解得到碳源浓度为0.0023g/mL～0.3422g/mL的透明碳源溶液A2，将A2加入A1搅拌至完全分散记为A；

2)按SbCl₃：Se：硼氢化钠为(0.1～1.5)：(0.15～2.25)：(0.225～3.375)的摩尔比将硼氢化钠制备成0.015moL/L～0.675moL/L的硼氢化钠水溶液，将Se粉加入硼氢化钠水溶液中搅拌得到透明溶液B；搅拌下将溶液B快速逐滴加入溶液A中搅拌分散均匀后得到黑色混合液C；