[發(fā)明專利]一種硒化黃鐵礦材料及其制備的電池有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201711077657.8 | 申請日： | 2017-11-06 |
| 公開（公告）號： | CN107902633B | 公開（公告）日： | 2021-05-28 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 陳衛(wèi)華;楊凱威;米立偉;馮祥明;劉春太 | 申請（專利權(quán)）人： | 鄭州大學(xué) |
| 主分類號： | C01B19/00 | 分類號： | C01B19/00;H01M4/58;H01M10/054 |
| 代理公司： | 鄭州優(yōu)盾知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 41125 | 代理人： | 孫詩雨 |
| 地址： | 450001 河南*** | 國省代碼： | 河南;41 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 黃鐵礦 材料 及其 制備 電池 | ||
本發(fā)明提供了一種硒化黃鐵礦材料及其制備的電池，硒化黃鐵礦的分子式為FeSxSey，x的取值范圍是0＜x＜2，y的取值范圍是0＜y＜2。黃鐵礦相（FeS2）與白硒鐵礦相（FeSe2）共存，其中可含有鈷、鎳、銅等雜質(zhì)；硒化黃鐵礦的顆粒尺寸為200 nm~10μm，具有次級微米結(jié)構(gòu)。本發(fā)明采用的硒化黃鐵礦FeSxSey材料是分別作為鈉電池的正極材料和鈉離子電池的負(fù)極材料，此材料原料豐富、制備簡便、環(huán)境友好、循環(huán)穩(wěn)定性好、倍率性能佳、比容量高的優(yōu)點。由此材料制備的鈉電池或鈉離子電池具有廣闊的實用價值和市場前景。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及鈉電池或鈉離子電池電極材料領(lǐng)域，具體涉及硒化黃鐵礦作為電極活性材料及包含該材料的可充放電的鈉電池或鈉離子電池。
背景技術(shù)
鋰離子電池作為能源和用電設(shè)備之間的能量樞紐，已經(jīng)在手機(jī)、電腦、電動汽車等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。但是由于鋰資源儲備有限、成本高的特點，限制了鋰離子電池的大規(guī)模應(yīng)用。鈉離子電池不僅有與鋰離子電池相似的儲能機(jī)理，而且鈉元素是地殼中含量第四高的元素，資源豐富，比鋰離子電池在大規(guī)模儲能領(lǐng)域擁有更好的應(yīng)用前景。
過渡金屬硫族化物，如SnS2、NiS2、FeS2等，由于其理論容量高等優(yōu)點，在鈉離子電池負(fù)極材料研究領(lǐng)域受到越來越多的關(guān)注。但是這類負(fù)極材料在鈉離子電池體系的循環(huán)過程中往往面臨嚴(yán)重的體積變化，如FeS2材料的體積變化可達(dá)到160%，而且循環(huán)中可溶于有機(jī)電解液的多硫化物的產(chǎn)生，會導(dǎo)致活性材料的損失，導(dǎo)致循環(huán)穩(wěn)定性變差。現(xiàn)今，如活性材料表面進(jìn)行碳材料包覆、納米化設(shè)計等措施，已經(jīng)被大量用于提升此類材料的性能。但是這些方案大多面臨著較高的制備成本、較復(fù)雜的工藝，例如常見的氧化石墨烯的制備過程中，需要用到濃硫酸和高錳酸鉀等危險品；一些處理過程復(fù)雜的方案，不夠環(huán)境友好。
FeS2材料在鈉離子電池領(lǐng)域已經(jīng)有相關(guān)報道，但是通常面臨著循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能差的問題，而且放電比容量不夠高。本專利公開的方案使用了更安全、更環(huán)保的試劑，而且步驟簡單易于操作，得到的電極材料的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能優(yōu)勢突出。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種硒化黃鐵礦作為電極活性材料及包含該材料的可充放電的鈉電池或鈉離子電池，解決了現(xiàn)有電池穩(wěn)定性差，難操作，循環(huán)穩(wěn)定性低和倍率性能低的問題。
實現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種硒化黃鐵礦材料，硒化黃鐵礦的分子式為FeSxSey，x的取值范圍是0＜x＜2，y的取值范圍是0＜y＜2。；黃鐵礦相（FeS2）與白硒鐵礦相（FeSe2）共存，其中可含有鈷、鎳、銅等雜質(zhì)；硒化黃鐵礦的顆粒尺寸為200 nm~10 μm，具有次級微米結(jié)構(gòu)。
所述的硒化黃鐵礦材料的制備方法，步驟如下：
（1）將黃鐵礦粉末與硒粉混合，在球磨罐中以100-1000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速球磨1-60min，形成混合粉末；
（2）將步驟（1）得到的混合粉末置于氬氣氣氛的管式爐中400℃-800℃煅燒1-2h，得到FeSxSey。
所述步驟（1）中黃鐵礦粉末中的S和Se的物質(zhì)的量之為（1-10）：1。
所述的硒化黃鐵礦材料制備的電池，由正極片、負(fù)極片、電解液、隔膜及外殼組成，利用硒化黃鐵礦制備鈉電池或鈉離子電池，硒化黃鐵礦作為鈉電池的正極材料或鈉離子電池的負(fù)極材料。
所述硒化黃鐵礦與導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑和分散劑均勻混合后所得到的漿料填涂到集流體得到正極片或負(fù)極片。集流體可以是碳布、金屬不銹鋼、鎳、鋁的多孔、網(wǎng)狀或薄膜材料。
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