[发明专利]钠离子电池负极材料的制备方法、负极片及钠离子电池

说明书

本发明提供一种钠离子电池负极材料的制备方法、负极片及钠离子电池，所述方法包括如下步骤：将碳纳米管加入到乙醇溶液中，经超声处理后得到第一样品；将FeCL₃、CH₄N₂O、碳源依次加入到所述第一样品中，搅拌均匀后放入密闭容器中进行180℃的合成反应，并对合成反应结束后的产物进行冷却、离心和烘干处理，得到第一混合物；将所述第一混合物和NaH₂PO₂放入惰性气体氛围中，并按照指定速率升温到预设温度，使所述第一混合物和NaH₂PO₂进行充分的磷化反应，得到钠离子电池负极材料，即碳纳米管/磷化铁/碳复合材料；本发明实施例提供的钠离子电池负极材料的制备方法制备得到的负极材料具有良好的结构稳定性、能够承受大电流充放，具有很好的长期循环特性。

【技术领域】

本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种钠离子电池负极材料的制备方法、负极片及钠离子电池。

【背景技术】

锂电池具有循环寿命长、节能环保无污染、维护成本低、充放电完全、重量轻等等优势，而相对于锂电池中的锂元素而言，钠元素资源更加丰富，成本低且分布广泛，并且，钠元素与锂元素属于元素周期表的同一主族，具有相似的物理化学性质。鉴于当前锂资源短缺，钠离子电池有望替代锂离子电池。

钠离子电池的工作原理与锂离子电池相近，充电过程中，钠离子从正极一端脱出嵌入到负极材料中，充电容量与嵌入的钠离子数量密切相关，也就是说，嵌入的钠离子越多，充电容量越高。放电过程中，嵌入在负极材料中的钠离子脱出，运动回正极。但是，钠离子的半径比锂离子的半径大，因此，现有的锂离子电池负极材料不能作为钠离子电池的负极材料。

近年来，钠离子电池的负极材料的研究主要集中于碳材料以及一些非碳材料(金属及氧化物材料、合金材料及磷等)。非碳材料虽然表现出高的存储容量，但是存在导电率低、体积变化大和易粉化等问题，不能满足钠离子电池长久的使用。而现有的碳材料具有资源丰富，制备简单等优点，但存在循环稳定性不够、比容量比较低等问题，也不能满足钠离子电池长久的使用。

鉴于此，实有必要提供一种新型的钠离子电池负极材料的制备方法、负极片及钠离子电池以克服上述缺陷。

【发明内容】

本发明的目的是提供一种钠离子电池负极材料的制备方法、负极片及钠离子电池，所制备的负极材料具有良好的结构稳定性，可以适应反复快速的钠离子的嵌入脱出过程，电池的充放电性能优异。

为实现上述目的，第一方面，本发明提供一种钠离子电池负极材料的制备方法，包括如下步骤：

将碳纳米管加入到乙醇溶液中，经超声处理后得到第一样品；

将FeCL₃、CH₄N₂O、碳源依次加入到所述第一样品中，搅拌均匀后放入密闭容器中进行合成反应，并对合成反应结束后的产物进行冷却、离心和烘干处理，得到第一混合物；

将所述第一混合物和磷源放入惰性气体氛围中，并按照指定速率升温到预设温度，使所述第一混合物和NaH₂PO₂进行充分的磷化反应，得到碳纳米管/磷化铁/碳复合材料，所述碳纳米管/磷化铁/碳复合材料是钠离子电池负极材料。

在一个优选实施方式中，在所述将碳纳米管溶于乙醇溶液中，经超声处理后得到第一样品步骤之前，所述制备方法还包括：

对所述碳纳米管进行提纯处理。

在一个优选实施方式中，在所述将碳纳米管溶于乙醇溶液中，经超声处理后得到第一样品步骤之前，所述方法还包括制备碳纳米管，所述碳纳米管的制备过程包括如下步骤：