一种Se-Sb合金负极材料及其制备方法

文献发布时间：2024-04-18 20:02:18

技术领域

本发明属于电池材料技术领域，具体涉及一种Se-Sb合金负极材料及其制备方法。

背景技术

负极是钠离子电池的关键材料之一，直接影响其电化学性能。合金负极由于具有高容量、高电导性和良好的循环性能等优点，成为了候选材料。然而，合金负极也存在一些缺点，如体积膨胀、动力学限制、容量衰减和安全性问题。非金属硒与金属Sb等形成合金由于其理论容量高、本质安全型和优越的导电性能，有望成为钠离子电池候选的负极材料。但在目前，硒基合金大多采用高能球磨、高温煅烧等方法，操作复杂，成本高。同时，制备的材料还必须与粘结剂、导电剂乙炔黑等混合制备成电极方可使用。粘结剂和导电剂乙炔黑的使用降低了电池的能量比密度。

为了提高钠离子电池的能量密度和安全性，需要不断改进和优化电极材料的组成和结构。因此，寻求成本低、易规模化的Se基合金材料刻不容缓。通过改进和优化，可以克服合金负极的缺点，提高钠离子电池的能量密度和安全性能。

发明内容

本发明提供了一种Se-Sb合金负极材料及其制备方法。该合金材料制备方法简单，成本低，环保，且易规模化应用。另外，其结构稳定，导电性能好，Se和Sb都是活性元素，理论容量分别是679mAh/g和660mAh/g，它们和钠离子反应电位不同，因此可以通过彼此来缓充体积膨胀。当其用作钠离子电池负极，具有高比容量、良好的循环稳定性和倍率性能，有望在钠离子电池中推广应用。

为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种Se-Sb合金负极材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)在去离子水中依次加入一定量的柠檬酸三钠、盐酸乙二胺和亚硒酸，搅拌至完全溶解，得溶液A；

(2)在无水乙醇中加入氯化锑或酒石酸锑钾，搅拌至完全溶解，得溶液B；

(3)将配置好的溶液A，溶液B和一定量的乙二醇溶液混合得到电镀液C；

(4)将电解液C置于电解槽中，以铜箔片或碳纸作为工作电极，铂片作为对电极，连接电化学工作站，室温下在设定电压或电流下沉积一定时间，即在铜箔片或碳纸表面得到Se-Sb合金负极材料。

优选的，所述溶液A中柠檬酸三钠的浓度为0.1-0.5M。

优选的，所述溶液A中盐酸乙二胺的浓度为0.1-0.5M。

优选的，所述溶液A中亚硒酸的浓度为0.01-0.05M。

优选的，所述溶液B中氯化锑或酒石酸锑钾的浓度为0.01-0.1M。

优选的，所述沉积电压为-2.5～-0.5V，沉积时间为300～1800s。

优选的，沉积电流为10～200mA/cm

本发明还提供上述制备方法制备得到的钠离子电池负极材料。

本发明的有益效果为：

(1)本发明在室温下通过电沉积制备Se-Sb合金，制备条件温和，操作简便，易于规模化生产。

(2)本发明所制备Se-Sb合金电极可以直接用作钠离子电池负极材料，无需与粘结剂和导电剂混合，有利于提高电池的能量密度。

(3)本发明所制备Se-Sb合金电极中Se、Sb都是活性元素，因此其比容量高。

附图说明

图1是本发明实施例1制得的Se-Sb合金电极的SEM图。

图2是本发明实施例1制得的Se-Sb合金电极的充放电曲线图。

图3是本发明实施例1制得的Se-Sb合金电极的循环性能图。

具体实施方式

为了使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1：

S1.在20ml去离子水中依次加入0.1M柠檬酸三钠，0.1M盐酸乙二胺，0.01M亚硒酸，搅拌至完全溶解，得溶液A。

S2.30ml无水乙醇中加入0.01M氯化锑，搅拌至完全溶解，得溶液B。