[发明专利]钠离子电池磷化锡/膨胀石墨负极复合材料及其制备方法

说明书

本发明实施例提供一种钠离子电池磷化锡/膨胀石墨负极复合材料及其制备方法，所述材料是由从膨胀石墨剥离的石墨片包覆在球形磷化锡表面，并整体负载在剥离的石墨片上构成；具体地，先将四氯化锡溶于含有表面活性剂CTAB、尿素、氟化铵、硫酸钛的去离子水中，升温到预设温度，基于CTAB、NH₄⁺、F^‑、硫酸钛以及尿素分解后生成的氢氧根离子OH^‑制备氢氧化锡前驱体；以次磷酸钠为磷源，气相磷化所述氢氧化锡前驱体，生成球形磷化锡；将乙醇、所述磷化锡以及化学氧化制备的膨胀石墨加入球磨罐中进行湿法球磨，即得钠离子电池磷化锡/膨胀石墨负极复合材料，如此，可用于缓解充放电过程中的体积膨胀，减小循环过程中的容量损失。

技术领域

本发明涉及钠离子电池领域，尤其涉及一种钠离子电池磷化锡/膨胀石墨负极复合材料及其制备方法。

背景技术

随着数码产品的普及以及电动汽车的发展，锂离子电池的应用越来越广泛，但是锂资源有限，且开采成本较高，这些都阻碍着锂离子电池的发展，钠元素在自然界中分布均匀且储量丰富，约占地壳储量的2.64％，其中相当大的部分分布在海洋中，使得钠资源的开采利用成本非常低，为钠离子电池的发展提供了有利条件。

但是目前的钠离子电池能量密度不高，软碳类负极比容量较低，因此需要开发一种高容量的负极材料，提升钠离子电池的能量密度。

发明内容

本发明提供了一种钠离子电池磷化锡/膨胀石墨负极复合材料及其制备方法，可用于缓解充放电过程中的体积膨胀，减小循环过程中的容量损失。

为达到上述目的，本发明实施例的技术方案是这样实现的：

本发明实施例提供的一种钠离子电池磷化锡/膨胀石墨负极复合材料，所述材料是由从膨胀石墨剥离的石墨片包覆在球形磷化锡表面，并整体负载在剥离的石墨片上构成。

其中，所述膨胀石墨的质量百分比含量为10％～30％。

其中，所述钠离子电池磷化锡/膨胀石墨负极复合材料的粒径在80～200nm。

其中，所述的磷化锡是由磷化氢气相磷化氢氧化锡前驱体制得；其中，所述氢氧化锡前驱体是通过溶胶凝胶法，基于NH₄⁺、F^-、以及硫酸钛制得。

其中，所述钠离子电池磷化锡/膨胀石墨负极复合材料是通过球磨将从膨胀石墨剥离的石墨片包裹在所述磷化锡的表面，并与剥离的石墨片结合构成的三维结构。

本发明实施例还提供了一种制备钠离子电池磷化锡/膨胀石墨负极复合材料的方法，包括：先将四氯化锡溶于含有表面活性剂CTAB、尿素、氟化铵、硫酸钛的去离子水中，升温到预设温度，基于CTAB、NH₄⁺、F^-、硫酸钛以及尿素分解后的氢氧根离子OH^-制备氢氧化锡前驱体；以次磷酸钠为磷源，气相磷化所述氢氧化锡前驱体，生成球形磷化锡；将乙醇、所述磷化锡以及化学氧化制备的膨胀石墨加入球磨罐中进行湿法球磨，即得钠离子电池磷化锡/膨胀石墨负极复合材料。

其中，所述CTAB的质量为0.3～0.5g，所述氟化铵的质量为3～5g，所述四氯化锡的质量为2～4g，所述硫酸钛的质量为0.05～0.2g，所述尿素的质量为9～12g。

其中，所述预设温度在90～98℃。

其中，所述以次磷酸钠为磷源，气相磷化所述氢氧化锡前驱体，生成球形磷化锡，包括：以次磷酸钠为磷源，所述次磷酸钠与所述氢氧化锡前驱体质量比为10:1～20:1，升温速率为5℃/min～10℃/min，保温温度为300℃～380℃，反应时间为30min～1h，气相磷化所述氢氧化锡前驱体，生成球形磷化锡。