[发明专利]一种钠离子电池负极材料及其制备方法

说明书

本发明属于钠离子电池的技术领域，具体的涉及一种钠离子电池负极材料及其制备方法。该负极材料为铁基硒化物FeSe₂@C。该负极材料具有可控合成的中空核壳结构和稳定形貌，可以为电解质接触提供高比表面积，能够缩短钠离子扩散长度，并且在充放电过程中抑制材料的膨胀。克服了现有技术制备的钠离子电池负极材料在充放电过程中的体积膨胀，有效提高了电池的稳定性能，改善钠离子电池的循环性能和库伦效率。

技术领域

本发明属于钠离子电池的技术领域，具体的涉及一种钠离子电池负极材料及其制备方法。

背景技术

随着大规模储能设备快速增长的需求，各种电化学能量转换系统包括锂离子电池（LIB），超级电容器和金属空气电池已被发现，其中在所有的电池系统中，锂离子电池已被商业引用多年，但存在着锂金属在地球的分布不均匀和价格高昂等问题。近年来钠离子电池由于价格低廉和在地球上分布广泛等优点引起了研究人员的兴趣，但是石墨作为钠离子电池负极材料受到限制，主要是因为与锂离子相比，钠离子半径要大很多，因此探索钠离子电池负极材料十分地重要。

最近，过渡金属硒化物由于高的理论容量，好的化学稳定性和环境友好性受到了广泛的关注，所有的这些特征使得它们成为钠离子电池负极材料的最好选择。然而金属硒化物仍然面临着一些很重要的挑战，比如在充放电过程中发生体积膨胀，导致了电极材料的粉化；金属硒化物固有的低导电性也依然是一个限制其在钠离子电池中应用的主要障碍。

发明内容

本发明的目的在于针对现有钠离子电池金属硒化物负极材料在充放电过程中发生体积膨胀以及低导电性的问题而提供一种钠离子电池负极材料及其制备方法，该负极材料具有可控合成的中空核壳结构和稳定形貌，可以为电解质接触提供高比表面积，能够缩短钠离子扩散长度，并且在充放电过程中抑制材料的膨胀。克服了现有技术制备的钠离子电池负极材料在充放电过程中的体积膨胀，有效提高了电池的稳定性能，改善钠离子电池的循环性能和库伦效率。

本发明的技术方案为：一种钠离子电池负极材料为铁基硒化物FeSe₂@C。

所述钠离子电池负极材料的制备方法，首先合成铁基金属框架前驱体Fe-MIL-88A，然

后将铁基金属框架前驱体Fe-MIL-88A进行多巴胺包覆，再在惰性气氛下高温煅烧，接着进行盐酸的选择性刻蚀，刻蚀后与硒粉进行高温硒化制备得到铁基硒化物FeSe₂@C。

所述钠离子电池负极材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）铁基金属框架前驱体Fe-MIL-88A的制备：量取DMF置于圆底烧瓶中，然后加入Fe(NO₃)₃^.9H₂O和富马酸进行搅拌30min；搅拌均匀后转移至110℃的油浴锅中进行反应1h，反应结束后用DMF和甲醇各洗3次，在70℃的烘箱中烘干备用；

（2）制备Fe₂O₃@PDA：将步骤（1）制备所得的铁基金属框架前驱体Fe-MIL-88A和多巴胺加入至pH值为8.5，浓度为10mmol/L的缓冲液中搅拌6h；然后在转速为10000转/分钟的离心机下进行离心并收集产物，采用去离子水和乙醇各洗3次，在70℃的烘箱中烘干备用；

（3）制备Fe₂O₃@C：将步骤（2）所得的Fe₂O₃@PDA在惰性气体中500℃条件下进行煅烧2h，煅烧结束后置于浓度为2mol/L的盐酸中进行搅拌1～6h，然后在转速为10000转/分钟的离心机下进行离心并收集产物，采用去离子水和乙醇各洗3次，在70℃的烘箱中烘干备用；