[发明专利]一种Se/C/Sb2

说明书

本发明公开了一种Se/C/Sb₂Se₃双壳层中空纳米棒状钠离子电池负极材料及其制备方法，制备方法使用γ‑环糊精对硒化锑分子进行包合得到核壳结构的C/Sb₂Se₃络合物，将该核壳结构络合物置于碱性溶液中刻蚀处理，反应过程中内部硒化锑部分硒析出长于碳表面，最终得到具有York‑Shell结构的Se/C/Sb₂Se₃双壳层中空纳米棒。中空结构的产生可以有效缓冲钠离子因半径较大在充放电循环过程中发生的体积膨胀现象，使电池负极材料的循环稳定性得到很大改善。本发明只需采用水热法便能合成目标York‑Shell双壳层中空纳米棒状结构，制备原料易得，工艺操作简单，可行性强。

技术领域

本发明属于电化学储钠技术领域，具体涉及一种Se/C/Sb₂Se₃双壳层中空纳米棒状钠离子电池负极材料及其制备方法。

背景技术

随着新能源电动汽车行业的高速发展，储能电池应用前景广阔。钠离子电池的原料储量丰富且成本较低，在二次电池市场中已具有相当大的竞争力。然而钠离子半径较大，充放电循环过程中存在巨大的体积变化现象导致其电极材料电化学性能并不理想，进而阻止了钠离子电池的大规模商业化。调控微观结构改进钠离子电池电极材料体积膨胀的问题是一种可行的方法。相关技术通过对MoO₃的硒化处理制备出了蛋黄壳结构的MoSe₂微球。这种核壳结构能够有效缓冲电极在充放电循环过程中产生的体积膨胀，其在0.2A/g电流密度下充放电循环50次后放出433mA·h/g的可逆容量。

目前研究的钠离子电池负极材料中金属氧、硫、硒化物均具有较高的理论比容量且易于调控形貌。Sb₂Se₃作为有代表性的一种硒化物，具有约670mAhg^-1的高容量，但其导电性差，为获得电化学性能优异且结构稳定的钠离子电池负极材料，需将其与导电材料进行复合同时进行结构设计。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种Se/C/Sb₂Se₃双壳层中空纳米棒状钠离子电池负极材料及其制备方法，制备方法通过包合技术将主体分子碳源与客体分子Sb₂Se₃进行络合并对材料形貌进行调控，制备的材料具有York-Shell特殊结构和优异的电化学性能。

为了实现以上目的，本发明提供了一种Se/C/Sb₂Se₃双壳层中空纳米棒状钠离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将物质的量为0.5mmol～2mmol的γ-环糊精加入蒸馏水中并搅拌，得到混合溶液A；

2)将三氯化锑加入无水乙醇或乙二醇溶剂中并搅拌，得到混合溶液B，其中，步骤1)中的蒸馏水与无水乙醇或乙二醇的体积比为(5:1)～(10:1)；

3)将硒粉和硼氢化钠加入5～10mL蒸馏水中并在40～70℃下搅拌，得到混合溶液C，其中，步骤2)中的三氯化锑与硒粉的质量比为(1:2)～(1:1)，硒粉与硼氢化钠的质量比为(1:2)～(1:1)；

4)将混合溶液B与混合溶液C混合并向其中滴加混合溶液A，并搅拌，得混合溶液D；

5)将混合溶液D在150～210℃下进行水热反应，反应结束冷却至室温，洗涤并分离沉淀，对沉淀进行冷冻干燥，得到C/Sb₂Se₃络合物粉体；

6)取0.1～0.8g的C/Sb₂Se₃络合物粉体加入50～80mL浓度为0.5～2g/L的氢氧化钠水溶液中并搅拌，得混合溶液E；