[发明专利]一种钠离子电池复合负极材料及其制备方法

说明书

一种钠离子电池复合负极材料及其制备方法，它属于钠离子电池负极材料领域。本发明所要解决的技术问题为开发新的钠离子电池负极材料。本发明制备石墨烯泡沫材料，在制备的石墨烯泡沫材料上生长碳纳米管，制备碳纳米管‑石墨烯泡沫复合体材料，将制备的碳纳米管‑石墨烯泡沫复合体材料进行表面处理，配置二氧化钒纳米片反应液，将制备的碳纳米管‑石墨烯泡沫复合体材料完全置于配置的二氧化钒纳米片反应液中，控制反应温度175～185℃，反应时间3～3.5h，反应后取出产物，用去离子水和酒精冲洗数次、干燥、退火2～2.5小时。本发明用于钠离子电池负极材料，提高活性物质的导电性和电池的能量密度。

技术领域

本发明属于钠离子电池负极材料领域；具体涉及一种钠离子电池复合负极材料及其制备方法。

背景技术

目前人类获取能源的主要方式是通过化石燃料的燃烧，然而化石燃料的大量燃烧不仅会导致资源枯竭，还会带来了严重的环境污染和气候变暖等问题。因此，开发可再生、环保的能量存储与转换技术成为全球范围内的研究目标。锂离子电池以高可逆比容量，长循环寿命以及环境友好等优势，吸引了广大科研工作者的关注，并广泛应用于便携式电子设备中。但是，地球上锂资源匮乏，难以维持人类日益增加的能源需求。因此，开发资源丰富，低成本，绿色安全的可替代锂离子电池的新型能量存储与转换系统迫在眉睫。

同主族的钠元素具有与锂相似的电化学性质，并且钠元素在地壳中分布广泛，因此近年来钠离子电池研究热度逐年上升。众所周知，与锂离子电池相似，制约着钠离子电池电化学性能的主要因素为电极材料，因此，探索合适的储钠材料为研究的重中之重。钠离子具有更大的离子半径，充放电过程中需要更为广阔的离子通道，导致不可以直接使用锂离子的宿主材料作为钠离子电池的电极材料。大多数材料作为钠离子电池电极时具有迟缓的电化学反应动力学，因此并不是所有锂离子电池电极材料都适用于做钠离子电极。

发明内容

本发明目的是提供了一种钠离子电池复合负极材料及其制备方法。

本发明通过以下技术方案实现：

一种钠离子电池复合负极材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤a、制备石墨烯泡沫材料，待用；

步骤b、在步骤a制备的石墨烯泡沫材料上生长碳纳米管，制备碳纳米管-石墨烯泡沫复合体材料，待用；

步骤c、将步骤b制备的碳纳米管-石墨烯泡沫复合体材料进行表面处理，处理后待用；

步骤d、配置二氧化钒纳米片反应液，待用；

步骤e、将步骤c制备的碳纳米管-石墨烯泡沫复合体材料完全置于步骤d配置的二氧化钒纳米片反应液中，控制反应温度175～185℃，反应时间3～3.5h，反应后取出产物，用去离子水和酒精冲洗3～5次，置于120～130℃真空烘箱中干燥6～7h。最后，将产物在400～420℃的空气中退火2～2.5小时，即得到一种钠离子电池复合负极材料。

本发明所述的一种钠离子电池复合负极材料的制备方法，步骤a中石墨烯泡沫材料的制备方法包括如下步骤：

步骤a1、将镍泡沫基底清洗干净，并用5％的稀盐酸浸泡4～6h，用去离子水冲洗3～5次，60℃干燥，待用；

步骤a2、将步骤a1处理后的镍泡沫基底置于水平石英管式炉中，向水平石英管式炉中通入氩气和氢气的混合气体、加热至1000℃后保持5min，然后以氩气、氢气的混合气体作为载气，经液态乙醇带入反应腔体内，在1000℃保持5min，然后恢复为通入氩气和氢气的混合气体迅速降温至室温，得到的样品，待用；

步骤a3、将步骤a2得到的样品浸泡在1mol/l的FeCl₃和5wt％的稀盐酸的混合溶液中，48小时后取出，得到石墨烯泡沫材料。