[发明专利]一种氟化物钠离子电池电极材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种氟化物钠离子电池电极材料的制备方法，属于新能源技术领域。该制备方法包括如下步骤：(1)活性材料的高能球磨制备；(2)电极浆料的制备；(3)可控厚度电极的制备。本发明电极材料的制备方法简单，在制备过程中无相变产生和杂质存在，实现产物高纯度、高稳定性；同时制备工艺具有高度可调性，使得产物能体现出超优异的电化学性能及良好的循环稳定性，该电极材料在40次充放电循环后，放电比容量仍高达118mAh/g的电化学性能以及在5次循环后，库伦效率仍能保持高达95％的循环稳定性。本发明具有制备可重复性高、过程简单、耗时少等优点，因而可适用于工业化生产应用。

技术领域

本发明属于新能源技术领域，具体涉及一种氟化物钠离子电池电极材料及其制备方法。

背景技术

随着电子设备、电动工具、小功率电动汽车等迅猛发展，研究高能效、资源丰富及环境友好的储能材料是人类社会实现可持续性发展的必要条件。为满足规模庞大的市场需求，仅依靠能量密度、充放电倍率等性能衡量电池材料是远远不够的。电池的制造成本与能耗是否对环境造成污染以及资源的回收利用率也都将成为评价电池材料的重要指标。因此，对锂离子电池替代品的研究一直倍受关注，由于钠离子电池与锂离子电池具有相似的化学/电化学反应机理、低成本和丰富的钠资源，钠离子电池被认为是最理想的选择。

为了满足日益增长的可靠电源需求，应对各种层出不穷的环境问题，开发高容量、高稳定电化学性能的钠离子电池是最紧迫的挑战，最重要的是，新型负极材料的设计与选择是关键。氟化物因其高的理论比容量、高工作电压、环境友好性和低成本而成为最有潜力的电极材料之一。尽管具有这些优点，但这种材料在商业可再充电电池的实际应用中由于其较差的容量保持率和过/放充能力而受到阻碍。这些缺点是多数由F键的高离子特性导致的低固有电导率引起的。目前报道了已有通过纳米结构制造、金属掺杂和用导电剂等来克服这些问题的方法，但是都存在成本过高，工艺过于复杂等问题存在。金属配位氢化物具有高的理论氢容量，具有良好的动力学、热力学特性，但是其应用条件过于苛刻，使得性能体现差，多数采用对材料进行复合改性改善其性能。

为解决上述存在的问题，存在相关专利如下：

中国专利号：201711182574.5，专利名称：一种锂离子电池电极材料及其制造方法。该方法采用锂离子电池电极材料由以下质量百分比组分组成：氧化锡3.3-5.0％、添加剂1.5-3.0％、沥青2.0-5.0％和余量的磷酸铁锂；制备时，按比例称取正极活性材料、氧化锡和添加剂，并加入去离子水，获得浆料；将浆料涂敷在正极集电体上；进行干燥、压延，制得锂离子电池正极材料。该方法可以改善电极的防过放性能，但是没有有效改善电极材料的循环稳定性和比容量等电化学性能，而且电极制备工艺复杂，设备要求高，生产周期长。

中国专利号：201410098276.8，专利名称：一种钠离子电池电极及其制备方法。该制备方法为：1)将石墨烯、活性材料和乙醇混合，超声分散，得分散料液；石墨烯和活性材料的质量比为1:9-5:5；活性材料为组分I或组分II；2)将分散料液通过微孔滤膜进行抽滤，得复合材料；3)将复合材料干燥，即得。该制备方法不使用粘结剂和集流体，提高了材料的导电性能；但是原材料涉及石墨烯导致制备成本过高，不利于工业化生产。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种氟化物钠离子电池电极材料的制备方法，以期该方法工艺简单、设备要求低、生产周期短，且制得的钠离子电池具有良好的电化学性能。

本发明是通过以下技术方案予以实现的。

本发明提供氟化物钠离子电极材料制备的方法，具体包括以下步骤：

(1)活性材料的高能球磨制备：在室温下，在氩气手套箱中称取氟化物和配位氢化物，并放入玛瑙中研磨均匀，将均匀混合后的产物放入球磨罐中进行高能球磨处理。