[发明专利]一种钠离子电池负极材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种氧化镍‑硫化镍复合物与石墨烯复合而成的钠离子电池负极材料及其制备方法。该复合材料具有双层空心球结构，其制备过程首先制备氧化镍双层空心球，再将其部分硫化得到氧化镍‑硫化镍复合物，随后利用喷雾干燥将其与石墨烯复合制备而成。本发明所涉及的复合材料可提供更多的氧化活性位点，在高电流密度下获得更高的比容量，缩短电子和电荷的传输路径，缓解在充放电过程中材料的膨胀，加上良好的机械性能使得该材料拥有良好的循环寿命。本发明将石墨烯与氧化镍‑硫化镍空心球复合，既能够增强负极材料导电性，又能够缓解活性物质在充放电过程中的体积膨胀，提高钠离子电池电化学性能。

技术领域

本发明的技术方案涉及一种氧化镍-硫化镍复合物与石墨烯复合而成的钠离子电池负极材料及其制备方法，具体涉及一种先制备氧化镍双层空心球，再将其部分硫化得到氧化镍-硫化镍复合物，随后利用喷雾干燥将其与石墨烯复合制备而成，属材料化学领域。

背景技术

在众多的能量存储设备中，锂离子电池因具有高能量密度和长循环寿命等优点，已迅速成为了便携式电子设备的重要电源。然而，对于大规模的能量存储，比如电动汽车和电网等相关应用，锂离子电池却面临着巨大挑战，主要原因是锂的储量非常有限(在地壳仅占0.002％)，致使锂离子电池价格昂贵，很大程度上制约着锂离子电池的大规模应用。因此，发展用于大规模储能的新型储能技术已成为迫切的需求。

钠与锂为同一主族元素，具有非常相似的电化学性质，钠离子电池也能实现可逆充放电过程，而且钠的储量非常高(在地壳中约占2 .74％)，因此，钠离子电池具有钠资源丰富和成本低廉的突出优势，被认为是今后在大规模储能领域可能替代锂离子电池的最佳候选。然而，与锂元素相比，钠元素的相对原子质量较高，导致其理论比容量偏低；同时Na⁺半径比Li⁺大(Na⁺半径：0.106nm，Li⁺半径：0.076nm)，使得Na⁺在电极材料中嵌入/脱嵌更难，造成电池的循环性能差，严重制约着钠离子电池的商业化应用。

发明内容

本发明针对现有钠离子电池比容量低，循环稳定性差等问题，提供一种钠离子电池负极材料及其制备方法。

本发明所采用的技术方案是：

一种钠离子电池负极材料，该材料先制备氧化镍双层空心球，再将其部分硫化得到氧化镍-硫化镍复合物，随后利用喷雾干燥将其与石墨烯复合制备而成。

一种钠离子电池负极材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）制备氧化镍双层空心球：

将葡萄糖溶解于去离子水中，置于反应釜中进行水热反应，反应完成后随室温冷却，将所得悬浮液离心收集产物，用去离子水洗涤三次后，60℃下干燥得到碳球粉末备用。将碳球粉末和醋酸镍置于去离子水中，超声分散30～60分钟，磁力搅拌1～2小时，置于烘箱中60～80℃烘干，将所得产物置于管式炉中高温煅烧后随室温冷却制得氧化镍双层空心球。

（2）制备氧化镍-硫化镍复合材料：

将步骤（1）中制备的氧化镍双层空心球置于去离子水中，在搅拌条件下加入硫化钠和硫代乙醇酸，50～80℃下水浴加热6～12小时.离心收集产物，并用去离子水洗涤三次，置于烘箱中60～80℃干燥12～24小时收集氧化镍-硫化镍复合材料。

（3）制备石墨烯-氧化镍-硫化镍复合材料：

取步骤（2）中制备的氧化镍-硫化镍复合材料置于石墨烯水溶液中超声30～60分钟，将混合溶液通过喷雾干燥处理得到石墨烯-氧化镍-硫化镍复合微球。

进一步地，所述步骤（1）中制备碳球粉末所需葡萄糖质量为10～20g，去离子水体积为100～200mL，水热反应条件为反应温度180～200℃，反应时间2～4小时；