[发明专利]一种钠离子电池用In6S7/C复合负极材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种钠离子电池用Insubgt;6/subgt;Ssubgt;7/subgt;/C复合负极材料及其制备方法，属于钠离子电池技术领域。利用原位生长的方法，将Insubgt;6/subgt;Ssubgt;7/subgt;纳米颗粒均匀镶嵌在碳基体上，各组分间具有较强的结合力，形成稳定的中空多孔结构，合成的Insubgt;6/subgt;Ssubgt;7/subgt;/C复合材料作为钠离子电池负极材料。本发明填补了Insubgt;6/subgt;Ssubgt;7/subgt;/C复合材料在钠离子电池领域的空缺，设计的结构有利于缓解钠离子嵌入脱出过程中的体积膨胀，抑制材料粉化，改善了电化学性能。经过实验表明，本发明制备的Insubgt;6/subgt;Ssubgt;7/subgt;/C复合材料作为钠离子电池负极材料，具有良好的倍率性能和循环稳定性。

技术领域

本发明涉及一种钠离子电池用In₆S₇/C复合负极材料及其制备方法，属于钠离子电池技术领域。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

在过去的三十年中，锂离子电池(LIBs)以其高能量密度和优异的循环稳定性迅速渗透到日常生活的方方面面，并被广泛应用于可穿戴式电子设备、动力汽车、智能电网等领域。然而，地壳中有限的锂资源不能满足日益增长的需求，这将严重阻碍其在未来的应用。近年来，由于钠元素在地壳中的天然丰度(Na:2.3wt％vsLi:0.0017wt％)、价格低廉以及与LIBs类似的电化学反应机理，钠离子电池(SIBs)受到越来越多的关注，成为LIBs的理想替代品。然而，由于的离子半径大于导致钠离子电池的反应动力学缓慢和体积膨胀剧烈。除此之外，Na⁺的还原电位(-2.71V vs SHE)高于Li⁺(-3.04V vsSHE)，并且Na⁺的摩尔质量(23g mol^-1)高于Li⁺(6.9g mol^-1)，造成能量密度差，工作电压低。因此，迫切需要开发和设计适合钠离子电池的高能量密度、高速率性能和稳定性的阳极材料。

硫化铟材料是一类具有较高理论容量的钠离子电池阳极材料，可通过电化学转化机制和合金化机制储存钠离子，但因为本身导电性差和充放电过程中较大的体积膨胀，导致其产生较差的循环稳定性和倍率性能。

发明内容

本发明的目的在于设计了一种In₆S₇纳米颗粒与碳材料复合的简单合成方式，高温烧结过程中形成中空结构，扩大了电极与电解质的接触面积，缩短离子的扩散距离。本发明制备的In₆S₇/C纳米棒复合材料，可以灵活调节纳米棒的的直径、长度以及表面形貌等。

为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一个方面，提供了一种钠离子电池用In₆S₇/C复合负极材料的制备方法，包括：

将MIL-68-In前驱体进行固相硫化处理，得到In₆S₇/C复合负极材料。

MOFs衍生的金属硫化物结构稳定，导电性增强，储存位点丰富，扩散路径短，可显著改善电化学性能。通过固相硫化方式，可以保持前驱体的形貌结构，并将硫化铟纳米颗粒锚定在碳骨架上。

因此，本发明通过金属硫化物与导电碳材料的结合可促进电子和离子传输，抑制纳米颗粒团聚并适应活性材料的体积变化，结合二者的优点，本发明制备了一种电化学性能优异的In₆S₇/C复合材料，可用于钠离子电池。