[發(fā)明專利]一種堿性電池負(fù)極材料及其制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210465660.1
• 申請(qǐng)日: 2022-04-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114725351A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-07-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 武旭;張歡歡;何川;黃夢(mèng)恬;黃克靖
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 信陽(yáng)師范學(xué)院
• 主分類號(hào): H01M4/36
• 分類號(hào): H01M4/36;H01M4/525;H01M4/58
• 代理公司: 北京天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11386
• 代理人: 岳淵淵

本發(fā)明公開(kāi)了一種堿性電池負(fù)極材料及其制備方法，屬于電化學(xué)儲(chǔ)能器件電極材料技術(shù)領(lǐng)域，解決了現(xiàn)有的FeSe₂材料作為堿性電池電極材料時(shí)倍率性能較差的問(wèn)題。上述制備方法先采用三價(jià)鐵鹽、二價(jià)亞鐵鹽和氨水制備混合溶液，再將混合溶液與硒源混合制備混合前驅(qū)液，然后將混合前驅(qū)液進(jìn)行水熱反應(yīng)得到FeSe₂納米顆粒。本發(fā)明的制備方法制備得到的堿性電池負(fù)極材料粒徑較小、尺寸均勻，是一種優(yōu)良的堿性電池負(fù)極材料，具有良好的發(fā)展前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電化學(xué)儲(chǔ)能器件電極材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種堿性電池負(fù)極材料及其制備方法。

背景技術(shù)

化石能源的日益枯竭使新能源的開(kāi)發(fā)顯得尤為重要，但新能源具有間歇性的特點(diǎn)，采用電能存儲(chǔ)系統(tǒng)對(duì)新能源發(fā)電進(jìn)行存儲(chǔ)，在需要時(shí)進(jìn)行釋放是高效利用新能源的關(guān)鍵。電化學(xué)儲(chǔ)能是儲(chǔ)能方式的一種，它具有靈活、適用性強(qiáng)以及效率高等特點(diǎn)，其中的堿性儲(chǔ)能體系在大規(guī)模電能存儲(chǔ)中具有巨大的優(yōu)勢(shì)。堿性儲(chǔ)能體系屬于水相電解質(zhì)體系，因此具有極高的安全性，不存在燃燒爆炸的風(fēng)險(xiǎn)。水系電解質(zhì)還為電池提供了優(yōu)異的離子傳輸速率，使堿性電池具有很好的倍率性能表現(xiàn)。堿性電池的電極材料價(jià)格較低，對(duì)環(huán)境無(wú)潛在危害，制造工藝也較為簡(jiǎn)單。另外，堿性電池結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)生產(chǎn)工藝要求不高，后期維護(hù)也不復(fù)雜，使用壽命長(zhǎng)，非常適合于大規(guī)模儲(chǔ)能。

目前，堿性電池存在的問(wèn)題主要集中在電池容量和充電效率。想要解決這些問(wèn)題，最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)就是開(kāi)發(fā)更高性能的電極材料。堿性電池正極材料一般是鎳氧化物或氫氧化物，生產(chǎn)工藝已經(jīng)相對(duì)成熟。相比于正極材料，堿性電池負(fù)極材料存在的問(wèn)題較大。在研究中，鐵基材料是常見(jiàn)的堿性電池負(fù)極材料，其研究歷史長(zhǎng)，價(jià)格低廉，無(wú)毒，具有巨大應(yīng)用潛力，開(kāi)發(fā)高性能鐵基負(fù)極材料對(duì)堿性電池的發(fā)展具有重要推動(dòng)作用。鐵基材料中鐵的硒化物是非常具有潛力的鐵負(fù)極材料，硒化物導(dǎo)電性好，具有層狀結(jié)構(gòu)，方便離子傳輸，有利于電極材料的電子和離子傳輸特性，制備鐵的硒化物并研究其在堿性電池負(fù)極材料中的應(yīng)用具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述分析，本發(fā)明旨在提供一種堿性電池負(fù)極材料及其制備方法，至少能夠解決以下技術(shù)問(wèn)題之一：(1)現(xiàn)有的FeSe₂尺寸較大，作為堿性電池電極材料時(shí)，材料比表面積小，材料與電解液界面活性位點(diǎn)少，材料利用率低，影響材料的質(zhì)量比容量，較大的尺寸還增大了電子在材料中的傳輸路徑，影響電極的電子傳輸；(2)現(xiàn)有的FeSe₂尺寸均勻性差，多為一些不規(guī)則形貌，作為堿性電池電極材料時(shí)，不規(guī)則且均勻度差的結(jié)構(gòu)會(huì)影響電解液在電極中的浸潤(rùn)，導(dǎo)致電極的離子傳輸速率低，影響材料的倍率性能；(3)現(xiàn)有的FeSe₂制備方法多為將鐵源與硒源直接混合進(jìn)行水熱反應(yīng)，反應(yīng)動(dòng)力學(xué)較強(qiáng)，反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)物的尺寸和均一度較難控制；(4)現(xiàn)有的FeSe₂作為堿性電池負(fù)極材料時(shí)溶解再沉積的電極過(guò)程會(huì)導(dǎo)致電極材料發(fā)生形變、產(chǎn)生鈍化層，影響其循環(huán)穩(wěn)定性；(5)現(xiàn)有的FeSe/C材料粒徑較大且均勻性較差，碳不能形成對(duì)FeSe活性材料的完全包覆，作為堿性電池負(fù)極材料時(shí)循環(huán)穩(wěn)定性較差。

本發(fā)明的目的主要是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明提供了一種堿性電池負(fù)極材料的制備方法，先采用三價(jià)鐵鹽、二價(jià)亞鐵鹽和氨水制備混合溶液，再將混合溶液與硒源混合制備混合前驅(qū)液，然后將混合前驅(qū)液進(jìn)行水熱反應(yīng)得到FeSe₂納米顆粒。

進(jìn)一步的，包括如下步驟：

步驟1、將三價(jià)鐵鹽和二價(jià)亞鐵鹽攪拌溶解于水中，加熱得到第一混合液；

步驟2、將氨水加入到第一混合液中，攪拌反應(yīng)得到第二混合液；

步驟3、將硒源溶液加入到第二混合液中，攪拌得到混合前驅(qū)液；

步驟4、將混合前驅(qū)液加入反應(yīng)釜，進(jìn)行水熱反應(yīng)；

步驟5、水熱反應(yīng)結(jié)束后，待反應(yīng)釜冷卻至室溫，將產(chǎn)物離心、洗滌、干燥，得到FeSe₂納米顆粒。