[发明专利]一种用作钠离子电池负极的材料及其制备方法

说明书

本发明公开的一种用作钠离子电池负极的材料及其制备方法，一种用作钠离子电池负极的材料的制备方法，包括以下步骤：将偏钒酸铵、氨水、五水合硝酸铋依次缓慢加入连续搅拌的去离子水中，将混合溶液转移到50ml内衬中，经水热反应后经抽滤，洗涤，干燥，得VBiO₄前驱体，将VBiO₄前驱体进行多巴胺(DA)原位聚合包覆，得VBiO₄@PDA，将VBiO₄@PDA与硫粉混合，在管式炉氮气气氛中硫化，得VS₄/Bi₂S₃@PDA异质结纳米棒用作钠离子电池负极材料。本发明属于新能源技术领域，本发明提供了一种用作钠离子电池负极的材料及其制备方法，该方法操作简单方便，成本低，使用该方法制备的材料成本低性能优异，使用该材料的应用，充放电速度快，循环寿命长。

技术领域

本发明属于新能源技术领域，尤其涉及一种用作钠离子电池负极的材料及其制备方法。

背景技术

多年来由于严重的环境污染和能源危机，先进的能源短缺技术引起了人们的广泛关注，锂离子电池是我们日常生活中无处不在的储能设备，但锂储量低、地域分布不均等缺点限制了其应用，因为全球范围内有丰富的钠资源以及有着与锂离子电池相似的电荷存储机制，钠离子电池是最有前途的替代品，然而，钠离子较大的半径和较重的摩尔质量导致电极材料的反应动力学缓慢和体积变化显著，从而导致钠离子电池倍率性能差和不可逆容量损失高，因此，开发适合钠离子电池的电极材料势在必行。

在钠离子电池负极中，最近受到广泛关注的转化型金属硫化物，如MSx，M＝V、Mo、Ni、Cu等，由于其多电子转移的内在性质而获得较高的理论比容量，从而成为目前很有潜力的钠离子电池负极材料，但MSx较差的倍率容量和较短的循环寿命阻碍了其在钠离子电池中的实际应用。

为解决上述问题，研究者们对负极材料进行了一系列的改性，比如碳包覆表面工程改性改善活性材料导电性、保持材料结构稳定性，纳米结构设计调控充放电过程中材料的微观结构演变，提高倍率性能和循环寿命。这些方法一定程度上增加了材料结构稳定性，但不能改变活性材料的本征特性，无法改善Na+的迁移速率，因此无法显著提升电池的倍率性能和储钠容量，基于此，我们在VS₄基材中引入Bi₂S₃构筑异质结构，可以有效地改善其本征电子迁移速率，增强反应动力学，进而有效地提升其倍率性能和储钠容量，再对其进行碳包覆，保持材料结构稳定性和提高导电性，在钠离子电池负极材料制备领域，中国专利(CN113193198A)一种钴掺杂二硫化钒微米片及其制备方法，通过溶剂热法制得钴掺杂二硫化钒的微米片，作为钠离子电池负极材料；中国专利(CN111584847B)一种二硫化钒与黑磷复合电极材料及其制备方法，先对黑磷进行剥离，其次对二硫化钒进行剥离，最后将二硫化钒与黑磷进行复合得到二硫化钒与黑磷复合电极材料；中国专利(CN109888223B)一种四硫化钒@还原氧化石墨烯复合粉体的制备方法和应用，中利用水热法原位生长得到四硫化钒@还原氧化石墨烯复合粉体用作电极材料，根据目前调研情况来看，还未见到利用在VS₄基材中引入Bi₂S₃构筑异质结构，并对其进行碳包覆，用作钠离子电池负极材料及其制备方法，从而改善了钒基硫化物在钠离子电池中较差的倍率容量和较短的循环寿命等缺点。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明的目的旨在提供一种用作钠离子电池负极的材料及其制备方法，该方法操作简单方便，成本低。

本发明的另一个目的是在于提供上述制备方法所制得的用作钠离子电池负极的材料，其成本低，性能优异。

本发明最后目的是提供了所述用作钠离子电池负极的材料的应用，其比容量高，充放电速度快，循环寿命长。

本发明采用的技术方案如下：一种用作钠离子电池负极的材料的制备方法，包括以下步骤：