[发明专利]一种金属硫化物原位包覆碳的负极材料的制备方法

说明书

一种金属硫化物原位包覆碳的负极材料的制备方法，属于电池技术领域。将铁源与S源按比例混合；将混合粉末置于研钵中进行研磨，使其混合均匀；将研磨后的混合粉末置于瓷舟中，放入气氛炉中，进行高温处理，降至室温得到FeSx@C负极材料。此方法合成的FeSx@C材料表现了良好的电化学性能，具有高的比容量；对于锂离子电池，特别是在高倍率充放电下，循环100圈后，容量还可保持1000mAh/g，表现了良好的循环性；对于钠离子电池，首圈放电容量高达816mAh/g，在钠电池中属于高的比容量。

技术领域

本发明属于电池技术领域，特别是FeSx锂(钠)离子电池一种金属硫化物原位包覆碳的负极材料的制备方法。

背景技术

电化学电池是一种高效稳定的能量存储系统，其中锂离子电池由于比能量高、循环寿命长、放电比容量高、电压平稳、消耗低、无公害、低温性能优良等优点，被广泛应用于电动汽车、手机电池等移动设备领域。而金属锂的价格较高，为降低生产成本，寻找其它的电极材料一直都是研究的热点，钠和锂为同族元素，具有相近的化学性质，且相对金属锂价格低廉，储量丰富。因此，钠离子电池被视为是电化学电池发展的新方向。

负极材料是影响锂(钠)离子电池性能的关键材料之一，目前锂(钠)离子二次电池负极材料主要有石墨类碳材料、过渡金属氧化物、硫化物和纳米金属等，其中锂(钠)金属硫化物电池具有很广的市场前景，主要因为(1)锂(钠)金属硫化物电池是二次电池中具有高的理论比容量；(2)低成本，自然界含量丰富；(3)工作电压平稳，锂金属硫化物电池的开路电压在2.8～3.2V左右，而钠的开路电压平台相对较低；(4)安全性能好。

锂(钠)金属硫化物电池虽然具有一系列的优点，但其并不是完美无瑕的。例如，电池放高倍率性能差、导电性能差、充放电过程中存在严重体积膨胀现象^[1]。其中体积膨胀现象严重影响了锂金属硫化物电池的应用。人们通过不同的方法对金属硫化物电池进行了改性研究。Min-Jae Choi等通过胶体合成方法得到Fe₇S₈@C NCs核壳结构的负极材料，表现了良好的循环性能^[2]。Xun Wen等^[3]合成的FeS2/RGO复合材料，特殊的导电网结构使电极和电解液充分接触，倍率性能和循环性能显著提高，其表现为在电流密度为0.2c放电条件下，循环100圈后，FeS2/RGO容量还可保持在1080.3mAh/g，相比原始的FeS₂负极材料，在相同的电流密度下，循环100圈后，容量仅剩60.9mAh/g。上述的改进方法在一定程度上提高了FeSx@C电池的性能,但实验方法相对复杂。因此，寻找简易的实验方法，低成本的原材料制备出性能好的负极材料，是实现产业化的迫切需要。

参考文献：

[1]Xu Z,Shen X,Zhang Q,et al.Synthesis of Structurally Stable3DMoS2Architectures as High Performance Lithium-Ion Battery Anodes[J].Particle&Particle Systems Characterization,2016,33(6):311-315.

[2]Choi M J,Kim J,Yoo J K,et al.Extremely Small pyrrhotiteFe₇S₈Nanocrystals with Simultaneous Carbon-Encapsulation for High-PerformanceNa–Ion Batteries[J].Small,2018,14(2):1702816.