[发明专利]一种离子电池负极材料的制备方法和锂离子/钠离子电池的负极及其电池

说明书

本发明属于电化学及电池技术，尤其涉及一种离子电池负极材料的制备方法和锂离子/钠离子电池的负极及其电池。本发明提供了一种离子电池负极材料的制备方法，包括以下步骤：按照化学通式：SbBiS_yTe_3‑y，其中y为摩尔数，0≤y≤3的正数，将S粉或Te粉中至少一种材料与Sb粉和Bi粉进行球磨混合，得到离子电池负极材料。经实验测定可得，本发明提供的技术方案制得的离子电池负极材料，其电容量高；同时，经多次充放电试验后，电容量并未明显下降，结构稳定。本发明提供的一种层状离子电池负极材料、制备方法及其应用，解决了现有技术中，锂离子电池负极材料难以兼顾高容量以及结构稳定的技术缺陷。

技术领域

本发明属于电化学及电池技术，尤其涉及一种离子电池负极材料的制备方法和锂离子/钠离子电池的负极及其电池。

背景技术

伴随着电子设备的发展、普及和电动汽车的极速发展，再加上锂离子电池较镍氢电池和镍镉电池具有更高的能量密度、更大的功率密度，更迎合市场的需求；因此，近年来众多研究都倾向了锂离子电池的开发与改良。

最早期的电池负极材料是金属锂，存在循环性能差的问题；改良的锂合金材料虽金属锂提高了安全性能，但由于循环过程中体积的变化导致材料受到破坏，衰减严重；为优化性能，一直对负极材料进行研究，碳类材料的负极材料解决了安全问题，但首次充放电效率较低；过渡金属氧化物MO稳定性较好，随氧化物颗粒减小，导致表面化学活性增加。具有层状结构的Bi₂S₃纳米材料在储能方面有优势，作为锂离子电池负极材料其理论容量高于石墨，但是，由于其在充放电过程中体积增加高达70％以上，致使其层状结构容易被破坏，导致容量很快就会衰减。通过与碳包覆有效控制体积膨胀提高导电性能与循环性能，根据研究表明复合后的锂离子电池首充放电容量增加，寿命有了提高。

现今，锂离子电池通常使用石墨作为负极材料，但是石墨负极材料容量不高，仅为372mAh/g，由此，对于锂离子电池负极材料的研发成为锂离子电池发展的一个重要研究方向。

因此，研发出一种离子电池负极材料、制备方法及其应用，用于解决现有技术中，缺少一种具有大容量特性的锂离子电池负极材料的技术缺陷，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，本发明提供了一种离子电池负极材料的制备方法和锂离子/钠离子电池的负极及其电池，用于解决现有技术中，锂离子电池负极材料难以兼顾高容量以及结构稳定的技术缺陷。

本发明提供了一种离子电池负极材料的制备方法，包括以下步骤：

按照化学通式：SbBiS_yTe_3-y，其中y为摩尔数，0≤y≤3的正数，将S粉或Te粉中至少一种材料与Sb粉和Bi粉进行球磨混合，得到离子电池负极材料。

更优选地，所述化学通式：SbBiS_yTe_3-y，其中y为摩尔数，0<y<3的正数。

优选地，所述y选自0、0.5、1、1.5或2.5。

需要说明的是，当y选自0、0.5、1、1.5或2.5时，本申请采用更为简单的球磨可直接制得SbBiS_yTe_3-y的化合物。

优选地，所述球磨时间为2-20小时。

更优选，所述球磨时间为5-20小时。

优选地，所述步骤还包括：将所述离子电池负极材料与粘结剂和导电组元混合。

优选地，所述导电组元选自具有导电能力的活性炭、天然石墨、石墨烯、石墨片、碳气凝胶、人造石墨、碳纳米管、碳纤维、石墨氧化物、炭黑、还原石墨烯、乙炔黑、RuO₂、TiN、TiC，聚苯胺、聚吡咯和聚噻吩中的一种或多种。