[发明专利]离子电池用新型磷硫硒复合负极材料及其制备方法

说明书

本发明属于离子电池材料领域，尤其涉及离子电池用新型磷硫硒复合负极材料及其制备方法。本发明提供了一种负极材料，为：无定型非晶态的P₈S₃Se₃；本发明还提供了一种上述负极材料的制备方法，本发明还提供了一种上述负极材料或上述制备方法得到的产品在锂离子电池和/或钠离子电池领域的应用。本发明中，无定型非晶态结构，其短程有序的结构使得结构恢复容易，故而具有了良好的循环稳定性；同时，该材料具有良好的储锂和储钠性能，表现出了更高的比容量。本发明提供的离子电池用新型磷硫硒复合负极材料及其制备方法，解决了现有技术中，锂离子电池负极材料存在着比容量小以及循环稳定性差的技术缺陷，满足当今社会对于离子电池负极材料的需求。

技术领域

本发明属于离子电池材料领域，尤其涉及离子电池用新型磷硫硒复合负极材料及其制备方法。

背景技术

随着人类环保意识的加强和电子技术的发展，锂离子电池和钠离子电池逐渐成为人类日常生活和工业生产必不可少的储能器件。例如，锂离子电池凭借其工作电压高、能量密度大、循环寿命长、安全性能高、无记忆效应、环保无污染、自放电率低、工作温度范围广等优势，其已在电动交通工具、3C电子设备等移动式储能领域取代铅酸电池和镍氢电池成为主流的储能设备。

然而，随着锂金属的消耗，锂金属的成本不断上涨，导致锂离子电池的成本日益增加。为此，研究人员提出，在静态式储能领域，用钠离子电池取代锂离子电池性质。目前，已有部分国家、地区开发钠离子电池用于沙漠、海岛、偏远山区的静态式储能，以收集风能、太阳能、潮汐能所转换产生的电能，或者用于企业的间歇式储能电站。

锂离子电池和钠离子电池的负极均对电池性能起到决定性作用。目前，商业锂离子电池多采用石墨作为负极材料，但是石墨的容量仅为372mAh/g，且其嵌锂电位很低，容易形成锂枝晶，从而刺穿隔膜导致电池短路；合金类负极材料具有大容量的特点，但是其充放电过程中体积膨胀较大，导致电极晶体结构容易受到破坏，电极材料容易粉化脱落。此外，此类电极的首次库伦效率较低，电极的理论容量不能得到最大限度的释放。

钠离子电池负极同样面临比容量小、首次库伦效率低、循环性能和倍率性能较差的问题。目前，钠离子电池负极材料依然十分缺乏，这主要是由于钠离子的离子半径比锂离子的离子半径大而造成的。由于钠离子的半径较大，传统的锂离子电池石墨负极材料不能直接用于钠离子电池中，因为较大的钠离子半径阻碍钠离子在石墨层间的嵌入脱出。此外，较低容量的钠离子电池负极材料还降低其能量密度。因此，开发大容量、高循环稳定性和高倍率性能的负极材料已成为锂离子电池和钠离子电池的发展关键。

为此，研究者针对硅基材料、磷基材料、金属合金材料、金属氧化物、金属磷化物和金属硫化物开展了大量的研究工作，然而，前述材料依然存在着比容量小和体积膨胀所导致的循环稳定性差的问题，导致其不能满足当前的需要。

因此，研发出离子电池用新型磷硫硒复合负极材料及其制备方法，用于解决现有技术中，锂离子电池负极材料存在着比容量小以及循环稳定性差的技术缺陷，满足当今社会对于离子电池负极材料的需求，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了离子电池用新型磷硫硒复合负极材料及其制备方法，用于解决现有技术中，锂离子电池负极材料存在着比容量小以及循环稳定性差的技术缺陷，满足当今社会对于离子电池负极材料的需求。

本发明提供了一种负极材料，所述负极材料为：无定型非晶态的P₈S₃Se₃。

本发明还提供了一种上述负极材料的制备方法，所述制备方法为：磷粉、硫粉和硒粉混合后，球磨得产品；

其中，所述球磨的过程在惰性气体的保护气下进行。