[發(fā)明專利]一種鈉離子電池用FePS3

有效

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• 申請日: 2020-01-21
• 公開（公告）號: CN111261857B
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發(fā)明（設計）人: 彭生杰;連欣彤;李林林
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/525;H01M4/58;H01M4/583;H01M4/62;H01M10/054
• 代理公司: 鄭州華隆知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙) 41144
• 代理人: 徐小磊

本發(fā)明涉及一種鈉離子電池用FePS₃/NC復合負極材料及其制備方法、鈉離子電池，屬于鈉離子電池技術(shù)領域。本發(fā)明的鈉離子電池用FePS₃/NC復合負極材料的制備方法，包括如下步驟：將FePS₃、鹽酸多巴胺加入堿性溶液中，攪拌12?48h，固液分離，得到FePS₃@PDA材料；所述堿性溶液為Tris緩沖溶液；將制得的FePS₃@PDA材料在還原性氣氛或者惰性氣氛中于500?800℃保溫1?5h，即得。本發(fā)明的鈉離子電池用FePS₃/NC復合負極材料制成的鈉離子電池放電容量高，循環(huán)壽命長，倍率性能優(yōu)良，在5A/g下放電，容量大致在300mAh/g左右。

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及一種鈉離子電池用FePS₃/NC復合負極材料及其制備方法、鈉離子電池，屬于鈉離子電池技術(shù)領域。

背景技術(shù)

鋰離子電池以其優(yōu)異的電化學性能成為當前最成熟的能量存儲器件，廣泛應用在小型便攜式電子設備及電動汽車等大型設備中。隨著近年來，電動汽車產(chǎn)業(yè)的快速增長，鋰離子電池的需求量越來越大，但是，自然界中的鋰資源相對較為匱乏，鋰源的短缺和生產(chǎn)成本的增加限制了鋰離子電池的長遠開發(fā)和利用，無法滿足大規(guī)模應用的需求。

鈉離子電池在儲能機制上與鋰離子電池相近，并且金屬鈉在地殼中含量豐富，而且金屬鈉的電極電位比金屬鋰要低，對于電解質(zhì)的選擇性更多。鈉離子電池具有相對穩(wěn)定的電化學性能，使用更安全。

目前常用的鈉離子電池負極材料主要有硬碳材料、合金材料、非金屬單質(zhì)以及金屬化合物等。由于鈉離子的半徑較大，增大了充放電過程中鈉離子在電極材料中的脫出與嵌入的難度，因此，當前的鈉離子電池負極材料很難發(fā)揮出較高的比容量和循環(huán)壽命。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種鈉離子電池用FePS₃/NC復合負極材料的制備方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中鈉離子電池負極材料比容量低、循環(huán)壽命短的問題。

本發(fā)明還提供一種上述制備方法制得的鈉離子電池用FePS₃/NC復合負極材料以及使用該復合負極材料的鈉離子電池。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下：

一種鈉離子電池用FePS₃/NC復合負極材料的制備方法，包括如下步驟：

1)將FePS₃、鹽酸多巴胺加入堿性溶液中，攪拌12-48h，固液分離，得到 FePS₃@PDA材料；所述堿性溶液為Tris緩沖溶液；

2)將步驟1)制得的FePS₃@PDA材料在還原性氣氛或者惰性氣氛中于 500-800℃保溫1-5h，即得。

所述FePS₃與鹽酸多巴胺的質(zhì)量比為1-5:1。

步驟1)中固液分離后得到的固體進行洗滌、真空干燥；所述洗滌是先用去離子水洗滌3次以上，然后用無水乙醇洗滌三次以上。所述真空干燥的溫度為 50-80℃，真空干燥的時間為12-48h。

步驟2)中所述還原性氣氛為氫氣或氫氣與氬氣混合氣。步驟2)中所述惰性氣氛為氬氣或氮氣。

優(yōu)選的，所述FePS₃為FePS₃納米片。

所述FePS₃由包括如下步驟的方法制得：

a)將鐵粉、磷粉、硫粉研磨均勻，然后在600-800℃真空燒結(jié)3-6d制得塊狀FePS₃晶體；

b)將步驟a)制得的塊狀FePS₃晶體在惰性氣氛下于300-700℃下煅燒2-10h；