[发明专利]一种聚蒽醌硫化物与Fe3

说明书

本发明公开了一种聚蒽醌硫化物与Fesubgt;3/subgt;Osubgt;4/subgt;复合的材料及其制备方法和应用，属于水相碱性储能体系电极材料技术领域，解决了现有的铁基负极材料循环过程中电极材料的结构会发生变化，并且会逐渐出现钝化层，导致电极循环稳定性差和倍率性能低的问题。包括如下步骤：步骤1、在保护气氛下，将Fesubgt;3/subgt;Osubgt;4/subgt;纳米颗粒和1,5‑二氯蒽醌搅拌分散到甲基吡咯烷酮中得到前驱体溶液；步骤2、将硫化钠加入上述前驱体溶液；步骤3、升高反应体系温度进行反应，待反应结束后冷却至室温，将产物洗涤干燥，得到聚蒽醌硫化物与Fesubgt;3/subgt;Osubgt;4/subgt;复合的材料。本发明的聚蒽醌硫化物与Fesubgt;3/subgt;Osubgt;4/subgt;复合的材料倍率性能好，循环稳定性高。

技术领域

本发明属于水相碱性储能体系电极材料技术领域，具体涉及一种聚蒽醌硫化物与Fe₃O₄复合的材料及其制备方法和应用。

背景技术

随着新能源产业的高速发展，对大规模储能器件的需求日益强烈。大规模储能器件对安全、价格以及使用寿命有很高的要求。在众多储能体系中，碱性水相储能体系无燃烧爆炸的风险，电极材料价格低廉，理论容量高，电池组装以及后期维护简单，寿命可达10年以上，能够很好的满足大规模储能的需求。目前，碱性电池的性能主要受制于负极材料。常见的负极材料有铁基和锌基材料，其中铁基材料研究历史较长，价格低廉，无毒，具有巨大应用潜力。提高铁基负极材料的性能对碱性电池的发展具有重要推动作用。

目前，铁基负极材料存在能量和功率密度偏低以及循环性能差等问题。产生这些问题的原因，一是铁基负极材料在碱性体系中具有溶解-再沉积电极反应过程，导致充放电过程中电极材料的形貌发生变化，带来长循环过程中的容量衰减；二是放电产物Fe(OH)₂导电性较差，会引起电极材料表面钝化，影响活性材料利用率及倍率性能。

发明内容

鉴于上述分析，本发明旨在提供一种聚蒽醌硫化物与Fe₃O₄复合的材料及其制备方法和应用，用于解决以下技术问题：现有的铁基负极材料循环过程中电极材料的结构会发生变化，并且会逐渐出现钝化层，导致电极循环稳定性差和倍率性能低。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种聚蒽醌硫化物与Fe₃O₄复合的材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤1、在保护气氛下，将Fe₃O₄纳米颗粒和1,5-二氯蒽醌搅拌分散到甲基吡咯烷酮中得到前驱体溶液；

步骤2、将硫化钠加入上述前驱体溶液；

步骤3、升高反应体系温度进行反应，待反应结束后冷却至室温，将产物洗涤干燥，得到聚蒽醌硫化物与Fe₃O₄复合的材料。

进一步的，步骤1中，Fe₃O₄纳米颗粒与1,5-二氯蒽醌的摩尔比例为2:3～2:7。

进一步的，步骤1中，Fe₃O₄纳米颗粒与甲基吡咯烷酮的质量体积比为0.5～2g：30ml。

进一步的，步骤2中，硫化钠为Na₂S·9H₂O。

进一步的，步骤2中，Na₂S·9H₂O与1,5-二氯蒽醌的摩尔比例为1:1。

进一步的，步骤3中，反应温度为180～220℃，反应时间为12～18h。

进一步的，步骤3中，洗涤的步骤包括：