[發明專利]一種摻雜BaSO4

有效

• 申請號: 202110267775.5
• 申請日: 2021-03-11
• 公開（公告）號: CN113036113B
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發明（設計）人: 李建中;吳旭;徐浩元;郝熙娟;高宣雯;石俊杰;于凱;駱文彬
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: H01M4/48
• 分類號: H01M4/48
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 周瑩;李馨

本發明涉及一種摻雜BaSO₄鈉離子電池負極材料及其制備方法，包括以下步驟：(1)一步水熱法制備SnO₂材料；(2)將SnO₂材料溶于去離子水中，加入稀硫酸溶液和Ba(OH)₂溶液，實現BaSO₄摻雜的SnO₂復合材料；(3)碳熱還原法制備ZnS/C復合材料：以鋅鹽、硫源為原料溶于去離子水，反應后得ZnS材料前驅體，再將前驅體溶于去離子水中，加入有機碳源，攪拌至水分全部蒸發后，置于惰性氣氛中焙燒；(4)將BaSO₄摻雜的SnO₂復合材料和ZnS/C復合材料按比例混合。本發明方法制得的摻雜BaSO₄制備的電極材料可以滿足對鈉離子電池負極材料的性能要求，具有較高的初始容量、較好的比容量、較高的首次庫倫效率和理想的循環穩定性，使得鈉離子電池在儲能系統中的地位有所提升。

技術領域

本發明涉及電池材料技術領域，具體涉及一種摻雜BaSO₄的鈉離子電池負極材料及其制備方法。

背景技術

二次電池技術作為能量儲存和轉換的重要手段，在人們日常生活、工業生產、軍事國防以及航空航天等領域都有著非常廣泛的應用，因此，二次電池在新能源領域中占據著至關重要的地位。目前，二次電池體系中發展最快、技術最成熟的鋰離子電池受到廣泛關注。然而，地殼中的鋰資源是十分有限的，人們對于鋰資源的消耗卻是逐年增加的，這不僅刺激了鋰價格持續增高，還引發了人們對于鋰儲量的擔憂。鈉離子與鋰離子具有類似的理化性質，適用于鋰離子電池的“搖椅式”電池理論模型同樣適用于鈉離子電池。與鋰離子電池相比，鈉離子電池在資源儲量和成本上具有天然的優勢，特別是在大規模儲能電站上，鈉離子電池的使用能極大地緩解鋰資源短缺帶來的壓力，因而低成本的鈉離子電池在未來的大規模儲能系統中表現出巨大的潛力。

鈉離子電池負極材料負責提供低的氧化還原電位，對其安全性和有效性都有很高的要求。鈉離子電池負極材料是研究的重要部分，其中鋅基材料已經具備了較好的容量保持，但電化學性質一直不夠好，為解決這些問題提出與碳質材料進行復合材料的制備。二氧化錫因具有較高的比容量得到了的廣泛關注，在充放電過程中存在較大的體積變化，卻并未造成材料的坍塌和破碎，材料的結構基本保持完好。這一發現說明二氧化錫作為鈉離子電池負極材料理論上具備良好的循環穩定性。但從文獻檢索可知，目前鈉離子電池負極材料的循環性能和倍率性能仍存在不足。

發明內容

為了解決現有技術存在的上述問題，本發明提供一種摻雜BaSO₄的鈉離子電池負極材料及其制備方法，在SnO₂材料中加入微量的BaSO₄，不僅不會影響鈉離子電池負極材料的電化學性能，還能起到摻雜作用更進一步的改善電池初始容量和循環穩定性，實現了以較低成本制備出性能良好的鈉離子電池負極材料。

本發明采用的技術手段如下：

一種摻雜BaSO₄鈉離子電池負極材料的制備方法，包括以下制備步驟：

(1)一步水熱法制備SnO₂材料：以錫源、分散劑和NaOH為原料進行水熱反應，其中錫源與NaOH摩爾比1:10～15，分散劑與NaOH體積比1:1～1.5，反應結束后離心洗滌收集沉淀，烘干后得到SnO₂材料前驅體；

(2)將SnO₂材料前驅體溶于去離子水中，緩慢加入稀硫酸溶液和Ba(OH)₂溶液，室溫下磁力攪拌1～3h；

(3)將步驟(2)所得溶液離心洗滌收集沉淀，烘干后得到復合材料前驅體，將復合材料前驅體置于空氣氣氛中焙燒，得到BaSO₄摻雜的SnO₂復合材料；