鈉離子電池負極材料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及鈉離子電池技術領域，特別涉及一種鈉離子電池負極材料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]鈉離子電池是一種新型電化學電源，具有原材料資源豐富、成本較低、比容量和效率較高等優點，較為符合規模化儲能應用要求，在提升大規模可再生能源并網接入能力、提高電能使用效率和電能質量方面具有應用潛力，同時由于其比容量高、質量輕、壽命長和無記憶性等顯著優勢，在航空航天、混合電動汽車以及便攜式電子設備等領域也具有廣泛的應用。在這一背景下，鈉離子電池近年來引起全世界范圍內的廣泛關注，關鍵材料和相關技術研究進展迅速。但是相對鋰離子而言，鈉離子具有較大的離子半徑(0.102nm vs.0.076nmof Li)，這使得尋找合適的嵌鈉材料具有一定難度。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在于提供一種Ni摻雜SnS2鈉離子電池負極材料及其制備方法，其制備成本低、操作簡單、制備周期短，獲得的Ni摻雜SnS2鈉離子電池負極材料性能優異。
[0004]為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案:
[0005]—種Ni摻雜SnS2鈉離子電池負極材料的制備方法，包括以下步驟:
[0006]I)將SnCl4.5H20和NaS.9H20溶于等量去離子水中，分別配制成溶液A和溶液B，溶液八和溶液財安元素摩爾比]^:!^=^.。?]』):(2.0?4.3)；
[0007]2)在磁力攪拌作用下將B溶液逐滴加入A溶液中，持續攪拌成均勻混合溶液C，在磁力攪拌作用下按元素摩爾比mSn: mNi = (16?25):1將鎳加入混合溶液C;
[0008]3)將混合溶液C放入均相水熱反應釜密封，均相水熱反應至結束；
[0009]4)待反應結束后，取出前驅體，洗滌得到黃褐色前驅體，然后冷凍干燥得到Ni摻雜SnS2鈉尚子電池負極材料。
[0010]進一步的，步驟I)中，溶液A中Sn的濃度為0.5?I.2mol/L。
[0011]進一步的，步驟2)中所加入的鎳為泡沫鎳，磁力攪拌至泡沫鎳完全潤濕。
[0012]進一步的，步驟3)中填充比控制在40%?60%，應溫度控制在100?200°C，反應時間控制在8?20h。
[0013]進一步的，步驟4)中洗滌具體為采用去離子水和無水乙醇分別離心洗滌2?3次；冷凍干燥具體為:將所制備的前驅體在冷凍干燥機的冷凍室零下50-60 °C冷凍4-5h，然后在真空干燥室室溫下干燥10-12h。
[0014]進一步的，Ni摻雜SnS2鈉離子電池負極材料為顆粒組裝的納米片狀結構。
[0015]進一步的，Ni摻雜SnS2鈉離子電池負極材料在100mA/g的電流密度下，其首次放電容量可達到1493mAh/g，循環50次后，容量保持在460mAh/g。
[0016]進一步的，具體包括以下步驟:
[0017]I)將SnCl4.5H20溶于去離子水中，配制成Sn濃度為0.5mol/L的溶液A，按照元素摩爾比nsn:ns = 1.0:2.0將NaS.9H20溶于等量去離子水中配制成溶液B;
[0018]2)在磁力攪拌作用下將B溶液逐滴加入A溶液中，持續攪拌成均勻混合溶液C，在磁力攪拌作用下按元素摩爾比mSn:mNi= 16:1將泡沫鎳加入混合溶液C中直至泡沫鎳完全潤濕；
[0019]3)將混合溶液C放入均相水熱反應釜密封，填充比控制在40%，放入均相水熱反應儀，反應溫度控制在100 °C，反應時間控制在8h;
[0020]4)待反應結束后，取出前驅體，經去離子水和無水乙醇分別離心洗滌2次，得到黃褐色前驅體，將所制備的前驅體在冷凍干燥機的冷凍室零下50°C冷凍5h，然后在真空干燥室室溫下干燥1h即得到Ni摻雜SnS2鈉離子電池負極材料。
[0021]一種Ni摻雜SnS2鈉離子電池負極材料的制備方法所制備的Ni摻雜SnS2鈉離子電池負極材料。
[0022 ]相對于現有技術，本發明具有以下有益效果:
[0023]本發明方法制備成本低、操作簡單、制備周期短，所制備的Ni摻雜SnS2鈉離子電池負極材料為顆粒組裝的納米片狀結構，顆粒尺寸約為幾個納米，其制備成本低、充放電性能優異，在100mA/g的電流密度下，其首次放電容量可達到775.28mAh g—1，循環50次后，容量保持在460mAh/g，在大電流密度下具有較高的容量保持率(3次循環后庫倫效率接近99% )。
【附圖說明】
[0024]圖1是本發明實施例1所制備Ni摻雜SnS2納米片狀鈉離子電池負極復合材料的XRD圖。
[0025]圖2是本發明實施例1所制備Ni摻雜SnS2納米片狀鈉離子電池負極復合材料的SEM圖。
[0026]圖3是本發明實施例1所制備Ni摻雜SnS2納米片狀鈉離子電池負極復合材料的循環性能圖。
【具體實施方式】
[0027]實施例1
[0028]一種Ni摻雜SnS2鈉離子電池負極材料的制備方，包括以下步驟:
[0029]I)將SnCl4.5H20溶于去離子水中，配制成Sn濃度為0.5mol/L的溶液A，按照元素摩爾比nsn:ns = 1.0:2.0將NaS.9H20溶于等量去離子水中配制成溶液B;
[0030]2)在磁力攪拌作用下將B溶液逐滴加入A溶液中，持續攪拌成均勻混合溶液C，在磁力攪拌作用下按元素摩爾比mSn:mNi = 16:1將泡沫鎳(Ni)加入混合溶液C中直至泡沫鎳完全潤濕；
[0031 ] 3)將混合溶液C放入均相水熱反應釜密封，填充比控制在40%，放入均相水熱反應儀，反應溫度控制在100 °C，反應時間控制在8h;
[0032]4)待反應結束后，取出前驅體，經去離子水和無水乙醇分別離心洗滌2次，得到黃褐色前驅體，將所制備的前驅體在冷凍干燥機的冷凍室零下50°C冷凍5h，然后在真空干燥室室溫下干燥1h即得到Ni摻雜SnS2鈉離子電池負極材料。
[0033]本發明制備的Ni摻雜SnS2鈉離子電池負極材料為顆粒組裝的納米片狀結構，顆粒尺寸約為幾個納米。圖1是本發明實施例1所制備Ni摻雜SnS2納米片狀鈉離子電池負極復合材料的XRD圖；從圖中可以看出所制備樣品具有$父強的結晶性。圖2是本發明例I所制備Ni慘雜SnS2納米片狀鈉離子電池負極復合材料的循環性能圖。從圖中可以看出所制備Ni摻雜SnS2納米片狀鈉離子電池負極復合材料在lOOmAhg—1電流密度下首次放電容量為775.28mAhg一S 3次循環后庫倫效率接近99%。
[0034]實施例2
[0035]一種Ni摻雜SnS2鈉離子電池負極材料的制備方，包括以下步驟:
[0036]I)將SnCl4.5H20溶于去離子水中，配制成Sn濃度為0.8mol/L的溶液A，按照元素摩爾比nsn:ns = 1.9:4.3將NaS.9