[发明专利]离子电池用成分结构可调控的磷硫硒系列负极材料

说明书

本发明属于离子电池材料领域，尤其涉及离子电池用成分结构可调控的磷硫硒系列负极材料。本发明提供了一种离子电池负极材料，为：非晶态P₄S_xSe_3‑x；其中，x为0或1或2或3。本发明还提供了一种上述离子电池负极材料的制备方法，本发明还提供了一种上述离子电池负极材料或上述制备方法得到的产品在锂离子电池和/或钠离子电池领域的应用。经试验测定可得，本发明提供的技术方案制得的产品，具有容量高、倍率性能好、循环性能好的优点；产品无定形非晶态产品结构，短程有序的结构恢复更加容易，有利于电极材料在充放电过程中保持稳定；解决了现有技术中，离子电池的负极材料存在着容量低、倍率性能差以及循环稳定性差的技术缺陷。

技术领域

本发明属于离子电池材料领域，尤其涉及离子电池用成分结构可调控的磷硫硒系列负极材料。

背景技术

日益枯竭的不可再生能源和不断恶化的自然环境，激发了人类对新型可再生能源的追求。为此，人类不断开发风能、太阳能、潮汐能等新型可再生能源，并利用静态储能电站将其储存，以提高其能源利用效率。与此同时，电动交通工具和便携式电子设备逐渐进入人们的生活。目前，在储能领域中，锂离子电池由于具有绿色环保、能量密度高、工作电压高等优点，已被用于3C电子产品和电动汽车等移动储能领域中；钠离子电池能量密度较锂离子电池低，但是钠离子电池受益于地球丰富的钠资源，以及其相对较低的经济成本，因而可被用于UPS电源、通信基站电源、抽水蓄能电站和工业蓄热系统等静态储能领域。

目前，商用锂离子电池多采用石墨作为负极材料，但因为其理论容量只有372mAhg^-1，远不能满足当前的市场需求。此外，石墨具有倍率性能差、锂枝晶等问题。目前，备受研究者关注的负极材料，碳基材料、硅基材料、锡基材料，由于其面临比容量小和体积膨胀所导致的循环稳定性差的问题，导致其不能满足当前的需要。此外，电池应用一个很重要的指标是循环性能。晶体材料由于具有规则的晶体结构，多次充放电循环以后容易导致结构坍塌，致使循环性能不佳。

因此，研发出离子电池用成分结构可调控的磷硫硒系列负极材料，用于解决现有技术中，离子电池的负极材料存在着容量低、倍率性能差以及循环稳定性差的技术缺陷，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了离子电池用成分结构可调控的磷硫硒系列负极材料，用于解决现有技术中，离子电池的负极材料存在着容量低、倍率性能差以及循环稳定性差的技术缺陷。

本发明提供了一种离子电池负极材料，所述离子电池负极材料为：非晶态P₄S_xSe_3-x；其中，x为0或1或2或3。

本发明还提供了一种上述离子电池负极材料的制备方法，所述制备方法为：磷粉、硫粉和硒粉混合后，球磨得产品；

其中，所述球磨的过程在惰性气体的保护气下进行。

优选地，以摩尔份计，磷粉、硫粉和硒粉的投料比为(3.9～4.1):(0～3):(0～3)。

优选地，所述球磨的球质比为(20～25):1。

优选地，所述球磨的转速为1100～1200r/min，所述球磨的时间为5～10h。

优选地，所述惰性气体为氮气和/或氩气。

优选地，所述球磨的球磨罐和球磨珠材质相同。

优选地，所述球磨罐的材质为不锈钢或硬质合金。

本发明还提供了一种上述离子电池负极材料或以上任意一项所述的制备方法得到的产品在锂离子电池和/或钠离子电池领域的应用。