[发明专利]一种钠离子电池用硒化物负极材料及其制备方法、钠离子电池

说明书

本申请涉及钠离子技术领域，具体涉及一种钠离子电池用硒化物负极材料及其制备方法、钠离子电池。本申请的钠离子电池用硒化物负极材料的制备方法，包括如下步骤：1）将锗粉与硒粉在真空条件下于500‑1200℃下反应生成硒锗前驱体；2）将步骤1）制得的硒锗前驱体惰性气氛下于300‑450℃保温0.5‑3h，冷却，即得。本申请制得的钠离子电池用硒化物负极材料既能对材料纳米化，又对硒化物进行了复合改性，有效缓解了金属硒化物电极材料在充放电过程中的体积膨胀所导致的电极粉碎和失活，具有优异的电化学性能。

技术领域

本申请涉及钠离子技术领域，具体涉及一种钠离子电池用硒化物负极材料及其制备方法、钠离子电池。

背景技术

商业化应用的锂离子电池在各种领域都得到了很好的应用，但是随着锂离子电池应用范围的不断扩大，锂资源短缺、成本高以及安全性能差等问题成为了影响锂离子电池使用的主要阻碍。

与锂相比，钠资源丰富、成本低廉、环境友好，并且和锂具有相似的物理和化学性质。钠离子电池工作原理与锂离子电池类似，利用钠离子在正负极之间脱嵌过程实现充放电。然而，与锂相比，钠离子具有较大的离子半径和较慢的动力学速率，成为制约储钠材料发展的主要因素。

锂离子电池中商业化的石墨材料由于其较小的层间距和较低的理论容量（372mAh/g）使其作为钠离子负极时表现出了糟糕的循环稳定性和较小的比容量，无法满足持续增长的工业化需求。具有高质量比容量的金属硒化物是一种理想的负极材料候选材料，具有化学性质稳定、环境友好、理论质量比容量和体积比容量高等优点。

但是，在硒化物作为负极材料时，钠离子的嵌入/脱出往往伴随着较大的体积变化，严重的破坏了SEI 膜的结构，使钠离子电池的容量和循环性能迅速下降，无法正常使用。因此，开发一种比容量高的钠离子电池用硒化物负极材料意义重大。

发明内容

为了提高钠离子电池硒化物负极材料的比容量，本申请提供了一种钠离子电池用硒化物负极材料及其制备方法、钠离子电池。

一种钠离子电池用硒化物负极材料的制备方法，包括如下步骤：

1）将锗粉与硒粉在真空条件下于500-1200℃下反应生成硒锗前驱体；

2）将步骤1）制得的硒锗前驱体惰性气氛下于300-450℃保温0.5-3h，冷却，即得。

步骤1）中锗粉与硒粉的质量比为1:1-5。

步骤1）中500-1200℃下反应是将锗粉加热至700-1200℃、将硒粉加热至500-800℃进行反应。也可以采取将锗粉和硒粉混合加热至500-1200℃进行反应。

步骤1）中反应的时间为5-60min。优选的，时间为5-30min。

将步骤2）中冷却后的材料与铌粉湿磨8-15h，干燥，然后在惰性气氛下于700-800℃保温1-5h。

冷却后的材料与铌粉的质量比为2-5:1。湿磨时的分散剂为乙醇。湿磨时的转速为300-600rpm。

将700-800℃保温1-5h后得到的材料与钛粉混合球磨18-24h，然后在惰性气氛下于700-850℃保温1-5h。

700-800℃保温1-5h后得到的材料与钛粉的质量比为4-8：1。球磨为真空球磨。

一种上述的制备方法制得的钠离子电池用硒化物负极材料。

一种钠离子电池，包括正极、负极、隔膜、电解液，所述负极包括负极集流体和涂覆在负极集流体上的负极材料层，所述负极材料层包括上述的钠离子电池用硒化物负极材料。有益效果：