[发明专利]一种碳包覆硒化锡负极材料的制备方法及其应用

说明书

一种碳包覆硒化锡负极材料的制备方法及其应用，属于钠离子电池技术领域。通过对煅烧合成的SnSe半导体材料采用高能球磨+退火处理的方法，在其表面包覆一层致密且均匀的碳层，从而大幅度提高可逆比容量与循环性能等电化学性能。通过高能球磨法，在降低SnSe材料颗粒粒径的同时，在材料表面引入均匀碳源，经过退火处理即可得到产物。该发明所述制备方法易于操作，流程简单，且成本低，因此具有广泛的应用前景。所制得的复合材料具有良好的电化学性能，包括较高的可逆比容量和良好的循环性能等。

技术领域

本发明属于钠离子电池技术领域，具体涉及一种碳包覆硒化锡负极材料的制备方法及其应用。

背景技术

在当前的先进移动设备如手机、笔记本电脑亦或是纯电动汽车等，锂离子电池是使用频率最高的电化学二次电池，锂离子电池具有额定电压高、能量密度大、循环性能好、安全性好、工作温度范围宽、污染小、自放电现象不明显以及不存在记忆效应等特点，因此当前锂离子电池已成为首选储能电池。但考虑到目前锂离子电池正极材料所需要的锂盐资源具有很高的成本，而且在当前的消耗水平下仅够支持人类使用三十年，锂离子电池的可持续性以及成本效益将会限制其大规模应用，因此人们需要开发新的高性能二次电池为储能器件。

钠元素在地壳中的丰度远大于锂元素，可轻易供应充足的钠源，因此钠离子电池最近引起了人们的广泛关注。钠离子电池从原理与结构上与锂离子电池相似，均为摇椅式电池，通过钠离子的嵌入与脱出实现储能，而且有着近似的充放电电压区间。但钠离子比锂离子的半径更大，这会导致在离子脱嵌期间带来更大的电极材料体积应变，对材料的结构稳定性有一定的影响。负极材料是钠离子电池的关键材料之一，当前商用钠离子电池负极材料主要为硬碳，其在25mA/g的电流密度下具有240mAh/g的首次嵌入容量，100次循环后保持在200mAh/g，具有较好的循环性能，但与石墨材料作为锂离子电池负极可以提供372mAh/g的嵌入比能量相比，硬碳作为钠离子电池负极材料可提供的容量明显偏低。因此适合钠离子电池发展的负极材料应当在提供较好的循环稳定性的同时，具有较高的比容量。

硒化锡(SnSe)负极材料是具有正交晶体结构的P型半导体材料(能带间隙为0.9-1.3eV)。在SnSe中+2价的Se比+2价的Sn更具电负性。当前有一些研究报告了SnSe作为锂离子电池负极材料的电化学反应机理与性能，然而SnSe直接做为钠离子电池负极材料时虽表现出大于700mAh/g的高可逆容量，但循环稳定性保持较差，在50次循环后剩余比容量为220mAh/g，容量保持率仅为28.5％。

发明内容

本发明的目的是解决SnSe负极材料导电性较差，以及材料在电化学循环过程中体积膨胀严重，所导致的倍率性能差和循环稳定性差的问题，提供一种碳包覆硒化锡负极材料的制备方法及其应用。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种碳包覆硒化锡负极材料的制备方法，所述方法具体步骤如下：

步骤一：将Sn粉与Se粉按照1：1的摩尔比混合后转移入真空石英管中，使用管式炉进行高温煅烧；

步骤二：将煅烧得到的产物SnSe粉末进行研磨过筛，筛分产物与碳源进行混合；

步骤三：在惰性气氛下进行高能球磨处理，并筛分得到产物；

步骤四：退火处理，形成表面包覆有碳层的SnSe粉末。

一种上述制备的碳包覆硒化锡负极材料的应用，将所述的碳包覆硒化锡负极材料应用于钠离子电池中。