[發明專利]一種硒化鎳NiSe2/石墨烯鈉離子電池復合負極材料及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 201610181679.8
• 申請日: 2016-03-27
• 公開（公告）號: CN105609745B
• 公開（公告）日: 2018-09-14
• 發明（設計）人: 楊成浩;李姣;歐星;熊訓輝;劉美林
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/58;H01M4/583;H01M4/62;H01M10/054
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

本發明公開了一種硒化鎳/石墨烯鈉離子電池復合負極材料及其制備方法與應用。該復合材料由納米級硒化鎳和石墨烯復合而成，其中硒化鎳呈八面體塊狀，硒化鎳的含量為硒化鎳/石墨烯鈉離子電池復合負極材料質量的60?90%。制備方法為：制備有分散石墨烯的鎳源，將其與硒源混合進行水熱反應后，過濾洗滌、真空干燥后得到所需產品。本發明所制備的硒化鎳/石墨烯鈉離子電池復合負極材料結構穩定，導電性能好，作為鈉離子電池負極材料具有優異的倍率性能和循環穩定性能。該方法成本低廉，能耗較低、控制方便、環境友好，適合鈉離子電池實際應用，能夠實現工業化規模生產。

技術領域

本發明屬于電化學領域，具體涉及一種硒化鎳NiSe₂/石墨烯鈉離子電池負極材料及其制備方法與應用。

背景技術

鋰離子電池因其能量密度大、使用時間長、滿足環保要求，正逐漸取代鎳鎘電池和鎳氫電池，成為手機、筆記本等便攜式設備、電動汽車和智能電網的首選電源。隨著便攜式電子設備的迅速普及和電動汽車的迅猛發展，其對鋰離子電池的需求不斷增加。然而，較低的鋰源蘊藏量和高昂的鋰原料價格極大的限制了鋰離子電池的發展。然而，由于鈉源具有資源豐富、價格低廉和環境友好等諸多優點，鈉離子電池受到了廣泛關注，被認為是替代鋰離子電池成為下一代儲能電源的理想選擇。但是，由于鈉離子的離子半徑比鋰離子的離子半徑要大許多，使得鈉離子在傳統的碳基和鈦基鈉離子電池負極材料中脫嵌比鋰離子更加困難，鈉離子電池的比容量較低。因此，開發新一代鈉離子電池負極材料迫在眉睫。

硒化物因其具有高的比容量，在鋰離子電池和鈉離子電池等領域得到廣泛的研究，但是硒化物的電子導電率和離子導電率導致其倍率性能較差。同時，在循環的脫嵌鈉過程中，較大的體積變化極大地降低了硒化物的循環穩定性。因此，如何提高硒化物的電子導電性和循環穩定性，是硒化物鈉離子電池負極材料研究的關鍵。本發明利用水熱法將硒化鎳與石墨烯復合制備出硒化鎳/石墨烯復合材料，截止目前為止，還沒有相關的合成方法報道，也沒有利用相關復合材料制作鈉離子電池負極材料的報道。

發明內容

針對目前傳統的鈉離子電池碳基負極材料導電性能較差，電池充放電循環過程中其比容量衰減過快等不足，本發明提出一種硒化鎳 (NiSe₂)/石墨烯鈉離子電池負極材料及其制備方法與應用，可改善鈉離子電池負極材料的結構穩定性和電化學性能，提高材料在充放電過程下的循環性能和倍率性能。另外，本發明提供的硒化鎳NiSe₂/ 石墨烯制備方法成本低廉、過程簡單和環境友好，能夠促進規模化生產鈉離子電池負極材料，適用于工業化應用。

本發明的目的通過以下技術方案實現。

一種硒化鎳NiSe₂/石墨烯鈉離子電池復合負極材料的制備方法，包括以下步驟：

1)首先將鎳源和石墨烯加入到模板劑中，超聲1-10小時，得到分散液；

2)將分散液與硒源進行均勻混合，在160～240℃下進行水熱反應 5-48h；

3)將水熱反應產物固液分離，用水和酒精分別洗滌3-5次，在真空干燥箱中60-90℃下烘干后，得到硒化鎳NiSe₂/石墨烯鈉離子電池復合負極材料。

作為優選，步驟1)所述鎳源為乙酸鎳、硝酸鎳、硫酸鎳和氯化鎳中的一種或幾種。

作為優選，步驟1)所述的模板劑為去離子水、甲醇、乙醇、乙二醇、異丙醇和二甲基甲酰胺中的一種或幾種。

作為優選，步驟2)所述硒源為硒粉、二氧化硒、亞硒酸鈉和硒代硫酸鈉中的一種或幾種。

作為優選，所述硒源與鎳源加入摩爾比控制在Ni：Se＝1:(2～2.5)。

作為優選，步驟2)所述水熱反應時間為10～48小時。