[发明专利]一种碳包覆FeCo合金修饰SnO2

说明书

本发明涉及钠离子电池技术领域，且公开了一种碳包覆FeCo合金修饰SnO₂钠离子电池负极材料及其制法，包括以下配方原料：FeCo合金修饰纳米SnO₂空心微球、3‑氨基酚、植酸、过硫酸钾、磷酸酯化催化剂、缩合剂。该一种碳包覆FeCo合金修饰SnO₂钠离子电池负极材料及其制法，Fe‑Co在SnO₂空心微球表面与Sn形成合金，增强了负极材料的导电性，提高了Na+和电子扩散和传输速率，Fe‑Co‑Sn合金抑制了纳米SnO₂团聚成颗粒，N‑P‑O共掺杂多孔碳包覆纳米SnO₂空心微球，N掺杂增强了多孔碳材料的导电性能，P掺杂扩大了多孔碳的层间距，形成更丰富的孔隙结构，为锡基负极材料在脱嵌Na⁺过程中，提高了膨胀缓冲，O掺杂形成丰富的活性缺陷位点，提高了负极材料的储钠容量。

技术领域

本发明涉及钠离子电池领域，具体为一种碳包覆FeCo合金修饰SnO₂钠离子电池负极材料及其制法。

背景技术

钠离子电池是一种可充电的二次电池，它主要依靠Na⁺在正极和负极之间移动来工作，充电时Na⁺从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富钠状态；放电时Na⁺从负极脱嵌，经过电解质嵌入正极，正极处于富钠状态，其工作原理与锂离子电池相似，相比于锂离子电池，钠离子电池具有多种优势，如钠盐原材料储量丰富，价格低廉；钠离子电池可以使用低浓度的电解液进行工；Na⁺不与铝形成合金，电池负极材料可采用便宜易得的铝箔作为集流体；钠离子电池无过放电特性，可以放电到零伏等优点。

钠离子电池主要有正极材料、负极材料、电解液、隔膜等材料组成，其中负极材料的电化学性能直接影响钠离子电池的性能，目前钠离子电池负极材料主要有碳基材料如石墨类和非石墨类碳材料；钛基化合物如TiO₂、Li₄Ti₅O₁₂、Na₂Ti₃O₇；合金类材料如SiNa合金、Na₁₅Sn₄合金等；金属化合物材料如金属氧化物Fe₂O₃、金属硫化物SnS₂等；有机化合物如纳米尺寸的对苯二甲酸钠、2,5-二羟基-1,4 苯醌二钠盐等。

Sn可以与Na形成具有较高比容量的合金，单质锡、锡氧化物、锡纳米材料可以与碳材料形成复合材料，是一种极具潜力的钠离子电池负极材料，但是目前的钠离子电池锡基负极材料，在充放电过程中，会由于Na⁺的脱嵌，导致基体的体积不可逆的膨胀和收缩，使负极材料损耗甚至分解，降低了负极材料的比电容和循环稳定性，并且锡基负极材料的导电性不高，阻碍了Na+和电子在负极材料和电解质之间的迁移和传输，抑制了电化学反应的正向进行，降低了负极材料的倍率性能。

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种碳包覆FeCo合金修饰SnO₂钠离子电池负极材料及其制法，解决了锡基负极材料在充放电过程中，基体容易发生不可逆的膨胀和收缩，使负极材料损耗甚至分解的问题，同时解决了锡基负极材料的导电性不高，抑制了Na+和电子在负极材料和电解质之间的迁移和传输的问题。

（二）技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种碳包覆FeCo合金修饰SnO₂钠离子电池负极材料及其制法，包括以下按重量份数计的配方原料：12-30份FeCo合金修饰纳米SnO₂空心微球、18-22份3-氨基酚、20-25份植酸、20-24份过硫酸钾、1-2份磷酸酯化催化剂、11-15份缩合剂。

优选的，所述磷酸酯化催化剂为对甲基苯磺酸。