[发明专利]柔性钠离子电池负极材料及其制备方法、电池负极

说明书

本申请公开了一种柔性钠离子电池负极材料及其制备方法、电池负极。其中，该方法包括：准备碳纤维布；在所述碳纤维布上沉积Co(COsubgt;3/subgt;)subgt;0.5/subgt;(OH)·0.11Hsubgt;2/subgt;O，获得Co‑CO@CFC复合材料；将所述Co‑CO@CFC复合材料进行煅烧，获得Cosubgt;3/subgt;Osubgt;4/subgt;@CFC复合材料；以及将所述Cosubgt;3/subgt;Osubgt;4/subgt;@CFC复合材料进行原位磷化，使得所述Cosubgt;3/subgt;Osubgt;4/subgt;@CFC复合材料中的Cosubgt;3/subgt;Osubgt;4/subgt;磷化为Cosubgt;x/subgt;P，其中，1＜x＜2。本发明提供的制备方法，所需的主要原料来源丰富，价格低廉，且所制备的Cosubgt;x/subgt;P包括CoP和Cosubgt;2/subgt;P，呈现出有序且多孔的纳米片和纳米针阵列形貌。Cosubgt;x/subgt;P@CFC复合材料结构稳定性好，能够有效缓解充放电过程中Cosubgt;x/subgt;P的体积膨胀，从而避免因体积膨胀导致的充放电效率降低和容量衰减过快的问题。

技术领域

本申请涉及钠离子电池技术领域，特别地，涉及一种柔性钠离子电池负极材料及其制备方法、电池负极。

背景技术

作为一种新型绿色高效的储能技术，锂离子电池(LIBs)以其高能量密度和高功率密度被广泛用作我们日常生活中便携式电子设备和智能电网大规模储能的主要电源。然而，锂资源的稀缺性和分布不均以及对LIBs日益增长的需求导致成本增加，限制了其大规模储能应用。金属钠与金属锂为同一主族元素，他们具有相似的物理化学性质，并且钠资源丰富、成本较低，因此，钠离子电池(SIBs)被认为是能够替代LIBs的非常有前景的候选大规模储能系统。

然而，令人担忧的是，较大的钠离子半径(Na⁺：0.102nm vs.Li⁺：0.076nm)和较重的钠原子量(Na：22.99g/mol vs.Li：6.94g/mol)通常会导致缓慢的Na⁺扩散动力学。另一个关键问题是，钠离子嵌入过程往往会引起较大的体积变化，容易给电极材料结构带来不可逆的破坏和粉化，从而导致差的电化学性能。这些致命的缺点限制了LIBs负极材料在SIBs系统中的直接应用，并缩小了可用于SIBs商业化的电极材料的选择范围。因此，开发能够适应钠离子快速稳定嵌入/脱出的合理电极材料仍然存在很大挑战。

许多候选材料，包括碳材料、过渡金属氧化物、过渡金属硫化物、过渡金属磷化物已经引起了相当大的关注。其中，过渡金属磷化物具有较高的储钠理论容量和相对有利的电位，被认为是一种很有前途的SIBs负极材料。尤其是磷化钴，理论比容量甚至可以高达894mAh/g。然而，磷化钴的固有的低电导率导致其倍率性能较差，并且磷化钴在充/放电过程中会产生较大的体积膨胀，导致电活性材料结构坍塌和粉化，甚至从集流体上脱离，进一步导致电池容量快速衰减和循环稳定性降低，极大的制约了磷化钴负极材料的发展和实际应用。

背景技术部分的内容仅仅是申请人所知晓的技术，并不代表本领域的现有技术。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种碳纤维基底支撑的Co_xP多级纳米结构的柔性电池负极材料及其制备方法，解决了Co_xP负极材料固有的低电导率和容量快速衰减以及循环稳定性较差的问题。

本发明提供的柔性钠离子电池负极材料，包括：

多孔碳纤维基底；以及

Co_xP，以多孔纳米片和/或多孔纳米针阵列的结构设置在所述多孔碳纤维基底上；

其中，1＜x＜2。