[发明专利]一种钠离子电池负极材料立方状纳米硫化锌锡的制备方法

说明书

一种钠离子电池负极材料立方状纳米硫化锌锡的制备方法，为：称取一定化学计量比的锌源、锡源分别溶于去离子水和无水乙醇中，待颗粒物完全溶解后，在室温、磁力搅拌的条件下将两溶液相互混合并搅拌至形成均匀澄清的溶液，然后加入一定摩尔浓度的氢氧化钠溶液，利用形成的氯化钠模板作为导向剂和诱导剂促使锌源、锡源形成成分均一、具有立方体结构的锌锡化合物，经过离心、干燥得到锌锡化合物前驱体，再将前驱体在还原气氛下进行硫化处理，自然冷却至室温后，就可得到钠离子电池负极材料立方状硫化锌锡。本发明制备方法工艺流程短、设备简单，原材料廉价易得、环境友好，并且通过调整相应的工艺参数可以得到不同微观尺度的立方状硫化锌锡颗粒。

技术领域

本发明涉及一种钠离子电池负极材料的制备方法，具体涉及一种钠离子电池负极材料立方状纳米硫化锌锡的制备方法。

背景技术

锂离子电池作为新一代储能体系中的佼佼者，有着清洁无污染、比能量高、工作电压高、自放电小、循环寿命长等优异的性能，已经被广泛应用到便携式电子产品以及各种纯电动、插电式混合动力汽车领域。目前，商业化锂离子电池的负极材料主要有天然石墨、钛酸锂等，尽管这些负极材料具有良好的循环稳定性和安全性能，但是其较低的理论比容量和功率性能难以满足未来电动汽车动力电池对大容量、高功率、长循环寿命的参数要求。而在动力电池市场极速扩张、锂资源匮乏、日均消耗大以及锂源生产成本居高不下的大背景下，钠离子电池引起了人们的广泛关注，被认为是替代锂离子电池成为下一代储能电源的理想选择。钠与锂属同一主族元素，具有相似的物理、化学性质。与此同时，由于钠元素的全球储量丰富，且兼具安全性好、比容量和效率较高等优点，较为符合未来大规模储能的应用需求。因此，以钠离子电池为主体的新型储能器件也受到了众多研究者们的广泛关注。

钠离子电池负极材料需具备较高的储钠容量、较高的循环稳定性以及较长的使用寿命。目前已经广泛商业化应用的锂离子电池负极材料石墨被认为是一种稳定性非常好的负极材料，但是由于钠离子与锂离子之间半径差异而导致的石墨储钠性能欠佳的问题仍有待解决。不仅如此，电解液与碳材料在充放电过程中反应并在其表面形成一层不稳定的固体电解质界面膜，导致电解液的不断消耗、较差的循环稳定性和较短的循环寿命。为了改善钠离子电池的性能，提高电池的比容量、能量密度、倍率性能以及循环稳定性，加速钠离子电池的商业化应用进程，需要研发具有高性能的新型钠离子电池负极材料。

锡基硫化物负极材料具有较高的储钠理论比容量，且相对于氧化物而言，其拥有更高的电荷转移速率，有利于加速钠离子、电子的转换速率和界面反应。与此同时，锡资源来源广泛，储量丰富，价格低廉。因此，针对锡基硫化物的钠离子电池负极材料研究已经成为热点，目前，相关文献报道的锡基硫化物负极材料众多，比容量较石墨负极有了大幅度的提升，但是锡基材料的循环稳定性相对较差和循环寿命较短的问题一直没有得到很好的解决，成为了限制锡基硫化物产业化应用推广过程中的阻碍。因此，开发储钠比容量高、循环性能稳定性好以及长循环寿命的锡基硫化物是非常重要的课题，对于突破材料的应用瓶颈，加快材料商业化应用具有重要意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种高稳定、长循环钠离子电池负极材料立方状纳米硫化锌锡的制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种钠离子电池负极材料立方状纳米硫化锡锌的制备方法，包括以下步骤：

（1）将锡源和锌源按摩尔比Sn:Zn=1:1进行称量，然后将称量的锡源加入盛有无水乙醇的烧杯中，室温下磁力搅拌（优选1-2小时）形成澄清的溶液，将称量的锌源加入盛有去离子水的烧杯中，室温下磁力搅拌（优选1-2小时）形成澄清的溶液，将溶解锡源的无水乙醇加入至含有锌源的去离子水溶液中，继续磁力搅拌（优选2-4小时）；

（2）称取一定质量的氢氧化钠颗粒溶液于去离子水中，室温下磁力搅拌（优选1-3小时）形成澄清的氢氧化钠溶液，摩尔浓度为1-5 mol/L（优选2-4 mol/L）；