[發明專利]一種鋰離子/鈉離子電池的負極材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201811399361.2
• 申請日: 2018-11-22
• 公開（公告）號: CN109524663A
• 公開（公告）日: 2019-03-26
• 發明（設計）人: 李文武;符瓊光;廖俊;余家樂;張海燕
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: H01M4/58
• 分類號: H01M4/58;H01M10/0525;H01M10/054
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 張春水;唐京橋

本發明屬于電化學及電池技術領域，是一種鋰離子/鈉離子電池的負極材料及其制備方法和應用。一種鋰離子/鈉離子電池的負極材料的制備方法，包括以下步驟：按照化學通式Bi_xSb_2?xSe₃，其中x為摩爾數，0≤x≤2的正數，將Bi粉、Sb粉和Se粉中至少兩種進行球磨混合，得到鋰離子/鈉離子電池的負極材料。本發明能有效目前的負極材料電化學性能差的問題，本發明的負極材料采用了Bi_xSb_2?xSe₃的材料，大大提高了負極材料的電化學性能，同時，本發明還提供了一種鋰離子/鈉離子電池的負極材料的簡單的制備方法。

技術領域

本發明屬于電化學及電池技術領域，是一種鋰離子/鈉離子電池的負極材料及其制備方法。

背景技術

鋰是金屬中最輕的元素，且標準電極電位為-3.045V，是金屬元素中電位最負的一個元素。且鋰離子可以在TiS2和MoS2等嵌入化合物中嵌入或脫嵌。

鋰離子電池是一種充電電池，它主要依靠鋰離子在正極和負極之間移動來工作。在充放電過程中，Li+在正負極之間往返嵌入和脫嵌：充電池時，Li+從正極脫嵌，經過電解質嵌入負極，負極處于富鋰狀態；放電時，Li+從負極脫嵌，經過電解質嵌入正極，正極處于富鋰狀態。

鋰離子電池的能量密度很高，它的容量是同重量的鎳氫電池的1.5～2倍，而且具有很低的自放電率。此外，鋰離子電池幾乎沒有“記憶效應”以及不含有毒物質等優點也是它廣泛應用的重要原因。一般采用含有鋰元素的材料作為電極的電池，是現代高性能電池的代表。鋰系電池分為鋰電池和鋰離子電池。手機和筆記本電腦使用的都是鋰離子電池，通常人們俗稱其為鋰電池，而真正的鋰電池由于危險性大，很少應用于日常電子產品。

電子技術的發展，對高比能量的移動電源需求量加劇。鋰離子電池是一種理想的可移動電源，具有體積小，重量輕，比能量大電壓高，循環壽命長，安全性能好，自放電小，快速充放電，工作溫度范圍高等優點。主要應用于便攜式攝像機、移動電話、手提電腦等95％以上使用鋰離子二次電池作為主要電源。

目前市場中使用的鋰電池還存在不足。1)衰老，與其它充電電池不同，鋰離子電池的容量會緩慢衰退，與使用次數無關，而與溫度有關。可能的機制是內阻逐漸升高，所以，在工作電流高的電子產品更容易體現。用鈦酸鋰取代石墨似乎可以延長壽命。2)回收率；大約有1％的出廠新品因種種原因需要回收。3)不耐受過放；過放電時，電極脫嵌過多鋰離子，可導致晶格坍塌，從而縮短壽命。需要多重保護機制。4)安全性能問題；由于錯誤使用會減少壽命，甚至可能導致爆炸，所以，鋰離子電池設計時增加了多種保護機制。

目前，石墨化的碳材料是商用的鋰離子電池的主要負極材料，它的理論容量只有372mAh/g，但是隨著社會的不斷發展，各領域對鋰離子電池容量以及充放電速率的要求在不斷提高，因為它直接影響電子產品的小型化和一些大型儀器備用電源的高倍率充放電能以及續航能力等問題，所以高性能鋰離子電池的發展對于便攜式電子設備、電動汽車和其它一些存儲設備極為重要，廣大研究者采用多種方法設計合成新型負極材料以及對原有負極材料改性來提高鋰離子電池的性能。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種鋰離子/鈉離子電池的負極材料及其制備方法，能有效目前的負極材料電化學性能差，限制鋰離子電池和鈉離子電池的應用前景的問題。

本發明提供了一種鋰離子/鈉離子電池的負極材料的制備方法，包括以下步驟：

按照化學通式Bi_xSb_2-xSe₃，其中x為摩爾數，0≤x≤2的正數，將Bi粉、Sb粉和Se粉中至少兩種進行球磨混合，得到鋰離子/鈉離子電池的負極材料。

作為優選，所述球磨的時間為7-13小時。