[发明专利]一种钠离子电池负极材料NiSe2

说明书

本发明提供了一种钠离子电池中负极材料制备方法，包括：将镍源、有机酸、聚乙烯吡咯烷酮溶解于混合溶液中，密封进行水热反应后离心得到金属有机框架材料；随后采用简单的一步法将其与硒粉混合后在弱还原气氛下烧结，得到具有硒空位的NiSe₂@C复合材料。所制得的材料为粒径在50～200nm之间的颗粒构成的空心微球，微球直径在1.3～2.5μm之间。碳骨架可以提升材料的导电性，构成的空心微球可以缓解充放电过程中的体积膨胀。材料的该方法合成简单、节能省时、产品纯度高、材料来源较广且价格低廉，合成过程中所用的混合溶液可以多次重复利用，满足钠离子电池负极材料低成本和绿色环保的要求，其作为钠离子电池负极材料时表现出了更高的倍率性能和更好的循环稳定性。

技术领域

本发明属于化学电源技术领域，具体涉及一种钠离子电池负极材料的制备方法和应用。

背景技术

目前的太阳能、风能、潮汐能等可再生能源以其环境友好、分布范围广和持续可再生等优势引起了越来越多科研人员的注意。然而新型能源在具备上述优势的同时，也受限于分布不均、对天气依赖性强等自然因素，因此我们需要在能源生产和能源消费利用环节中间添加一个具有较高能量转换效率和高稳定性的储能环节。另一方面，目前大部分产品对于电力能源都具有良好的兼容性，使得全球无论是电网规模还是电力供应量都在逐年攀升，为更有效地利用所产出的电能、实现电网的移峰运行，需要建立起大规模的电网储能系统。储能系统依照储能方式的不同，有机械储能、电磁储能、相变储能和化学储能等多种类型,其中电化学储能是可扩展性和工作环境友好性最高的一种储能方式。此外，由于前期3C产品(计算机、通信、消费电子类产品)的迅速普及，电化学储能，特别是能量密度比铅酸电池更高的锂离子电池得到了迅速发展。锂离子电池目前随着技术越来越成熟，已逐渐拉近了与铅酸电池等传统电池体系的成本差距，其装机规模也在迅速增长。而通过对今后动力电池的发展预期不难发现，目前电动交通工具的迅速普及会带动动力电池需求进一步增加。但随之而来的原材料成本上升、可开采锂资源减少等问题都对锂离子电池体系提出了新的挑战，目前迫切需要一种成本更低、原材料更为丰富、能量密度足够高的新型电池体系。

钠作为地壳中最丰富的元素之一，其分布更为广泛，开采成本足够低；钠离子在充放电的过程中不会与铝集流体形成合金，因此负极集流体可采用铝材进一步降低电池成本和重量。上述因素使得钠离子电池具有替代锂离子电池应用的可能。此外，碱金属中钠的原子量和离子半径仅次于锂，钠元素与锂元素具有相似的物理化学性质，很多在锂离子电池中已探明的机理都可以应用于钠离子电池体系之中；由于钠离子电池无过放电特性，允许其放电到零伏，以便于提供更高的能量密度。上述优势使钠离子电池成为了锂离子电池的有力竞争者。钠离子电池主要由正极材料、负极材料、隔膜、电解液和电池壳等部分组成，其中，负极材料作为目前的主要研究方向之一，受到了研究人员广泛的关注。目前对负极材料的研究主要集中在基于插层反应、合金化反应和转化反应等反应机理的材料上，其中转化反应机理的负极材料主要有金属氧化物、硫化物、磷化物等，此类材料在充放电过程中通过化合价的变化实现能量的存储，优点是多电子反应带来的高比容量，缺点是电导率低且体积膨胀较大，导致材料的循环稳定性和倍率性能较差。

因为纯相的NiSe₂晶体在充放电过程中由于体积变化较大会引起材料粉化，导致反应活性物质损失，在循环过程中降低材料的可逆容量；较低的电子导电率限制了材料的倍率性能。所以，开发长寿命、高能量密度、安全性高的新型负极材料是钠离子电池发展的重中之重。针对上述问题，本发明提供一种用于钠离子电池的负极材料NiSe₂@C的制备方法。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述及现有技术中存在的问题，提出了本发明。