[發明專利]硒化鉬復合碳化苦苣菜花冠毛用于鈉離子電池的電極材料

有效

• 申請號: 202110239510.4
• 申請日: 2021-03-04
• 公開（公告）號: CN113036102B
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發明（設計）人: 王顯超;夏庚磊;陳野;王貴領
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/38;H01M4/583;H01M4/62;H01M10/054
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供一種硒化鉬復合碳化苦苣菜花冠毛用于鈉離子電池的電極材料，將苦苣菜花冠毛粉末放入瓷舟中，在氬氣保護下加熱至500℃持續兩小時將其碳化，得到碳化苦苣菜花冠毛材料；將Na2MoO4溶解于去離子水中，加入硒粉用N2H2·H2O溶解；再緩慢添加二甲基甲酰胺得到黑色溶液，轉移至聚四氟乙烯反應釜中，密封反應釜在200℃下加熱12h；待反應釜自然冷卻后，取出溶液用去離子水稀釋至PH值中性，抽濾得到粉末，在60℃烘箱中干燥12h得到硒化鉬復合碳化苦苣菜花冠毛電極材料。本發明彌補了鈉離子電池材料倍率性能低，易團聚、電子和離子導電性能差等缺點，解決了鈉離子電池循環壽命差和能量密度低等問題。

技術領域

本發明涉及一種用于鈉離子電池的電極材料，尤其涉及一種硒化鉬復合碳化苦苣菜花冠毛用于鈉離子電池的電極材料。

背景技術

新能源汽車等領域正在飛速發展，為應對未來大規模的電化學儲能需求和日益增長的鋰電成本，開發設計廉價、穩定的儲能器件迫在眉睫。鈉離子電池以其優異的電化學性能和豐富的Na資源而受到廣泛關注。傳統鈉離子電池的陰極和陽極均為緩慢的擴散反應，這導致其功率密度和循環穩定性較差。鈉離子電池的構造和鋰離子電池相似，都是由正極、負極、隔膜和電解液組成的，其儲能機理也與鋰離子電池的類似，都是基于鈉/鋰離子在正負極之間遷移而實現電化學的能量存儲與釋放。充電時，鈉離子從正極晶格中脫出并通過電解液遷移至負極表面進而嵌入到負極晶格中，同時在外電路中電子從正極流向負極，負極電極電勢降低，正負極之間電壓差升高從而實現鈉離子電池的充電。放電時，則該過程相反，鈉離子從負極脫出經由電解液后重新嵌入正極中，電子則由外電路的負極流向正極，為外電路連接的設備供電，從而鈉離子電池完成了放電。

影響鈉離子電池性能主要有電極材料、電解液成分等因素，其中負極材料的制備是改善其性能的重要研究方向。其中過渡金屬硫化物、硒化物因具有較高比容量及經濟性好等優點可作為一種理想的陽極材料應用于鈉離子電池中。具體可參見文獻Han M H,Gonzalo E,Singh G,et al.A comprehensive review of sodium layered oxides:powerful cathodes for Na-ion batteries[J].Energy Environ Sci,2015,8(1):81-102.以及Xiang X,Zhang K, Chen J.Recent Advances and Prospects of CathodeMaterials for Sodium-Ion Batteries [J].Advanced Materials,2015,27(36):5343-64。

發明內容

本發明的目的是提供一種硒化鉬復合碳化苦苣菜花冠毛用于鈉離子電池的電極材料，彌補了鈉離子電池材料倍率性能低，易團聚、電子和離子導電性能差等缺點，解決了鈉離子電池循環壽命差和能量密度低等問題。

本發明的目的是這樣實現的：

將1g的苦苣菜花冠毛粉末放入瓷舟中，在氬氣保護下以2℃/min的升溫速率加熱至500℃持續兩小時將其碳化，得到碳化苦苣菜花冠毛材料。將0.1532g Na2MoO4溶解于5ml去離子水中，加入0.1g硒粉用5ml N2H2·H2O溶解。再緩慢添加20ml二甲基甲酰胺(DMF)得到黑色溶液，轉移至50ml聚四氟乙烯反應釜中，密封反應釜在200℃下加熱12h。待反應釜自然冷卻后，取出溶液用去離子水稀釋至PH值中性，抽濾得到粉末，在60℃烘箱中干燥12h 得到硒化鉬復合碳化苦苣菜花冠毛電極材料。

本發明的實質是以硒化鉬復合碳化苦苣菜花冠毛為陽極材料，金屬鈉作為陰極材料，使用聚丙烯膜作為電池隔膜，以1mol·L^-1的NaClO₄作為電解液，組裝成鈉離子電池裝置，獲得鈉離子電池容量及循環壽命。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：