[发明专利]一种钾离子电池负极材料及其制备方法

说明书

本发明属于电池材料技术领域，具体为一种钾离子电池负极材料及其制备方法，借助油相辅助法合成了一种FeWSe类双金属硒化物，该物质兼具插层反应类金属硒化物和转化反应类金属硒化物的优势，具有良好的导电性、结构稳定性以及高的理论容量。本发明具有生产周期短，成本低，操作简单，反应条件温和等优点且首次应用于钾离子电池负极，本发明所得的钾离子电池有望在电化学储能、催化等能源领域得到广泛的应用。

技术领域

本发明涉及电池材料技术领域，具体为一种钾离子电池负极材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池作为电动汽车、便携式电子设备和电网规模储能的主要能量储存技术在人们日常生活中得到广泛应用，但锂资源在世界上储量稀缺且分布不均匀，导致近年来锂离子电池的成本不断增加，限制了其大规模应用。钾元素的化学性质与锂元素相似，且二次电池的制造工艺和反应机制也类似，使钾离子电池得以快速发展。但是大尺寸的钾离子（1.38Å）在充放电过程中引起的材料结构稳定性差和反应动力学慢的问题仍未完全解决。

钾离子电池的劣势完全有可能借助于“宿主”材料得以弥补，过渡金属硒化物由于其理论容量高、本质安全性和优越的导电性能，有望成为钾离子电池优异的负极材料，本发明借助油相辅助法合成了一种FeWSe类双金属硒化物，该物质兼具插层反应类金属硒化物和转化反应类金属硒化物的优势，具有良好的导电性、结构稳定性以及高的理论容量。本发明具有生产周期短，成本低，操作简单，反应条件温和等优点且首次应用于钾离子电池负极，本发明所得的产品有望在电化学储能、催化等能源领域大放异彩。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种钾离子电池负极材料及其制备方法，具有生产周期短，成本低，操作简单，反应条件温和等优点。

为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，本发明提供了如下技术方案：

一种钾离子电池负极材料，所述钾离子电池负极材料为碳包覆的FeWSe纳米花球。

一种上述钾离子电池负极材料的制备方法，包括如下步骤：

S1.将一定量的钨酸和六水合氯化铁加入到装有一定体积的油性溶剂的容器中形成混合物，在电磁搅拌下将混合物加热至70~120℃、保温10~60min进行预溶脱水脱气处理，随后冷却至室温，得到分散良好的溶液；

S2.在所述溶液中加入一定量的硒源，溶液在电磁搅拌下以一定加热速率加热到预定温度并保温，随后冷却至室温，采用非极性溶剂进行清洗并离心得到粉末，随后将粉末置于80~120℃下真空干燥3~6h；

S3.将干燥后的粉末研磨后置于填充惰性气氛的管式炉中进行煅烧处理，待完全冷却至室温时取出黑色粉末，最终得到碳包覆的FeWSe纳米花球。

作为本发明所述的一种钾离子电池负极材料的制备方法的优选方案，其中：所述步骤S1中，所述油性溶剂的体积与容器的体积比为(2~3):5；所述油性溶剂采用油胺、油酸或是油胺和油酸的混合溶剂。

作为本发明所述的一种钾离子电池负极材料的制备方法的优选方案，其中：所述步骤S1中，所述钨酸与六水合氯化铁的加入量的摩尔比为(5:1)~(1:5)。

作为本发明所述的一种钾离子电池负极材料的制备方法的优选方案，其中：所述步骤S1中，所述钨酸的加入量与容器的比例为0.5~10mg/mL。

作为本发明所述的一种钾离子电池负极材料的制备方法的优选方案，其中：所述步骤S2中，所述硒源的加入量与铁源和钨源的加入量保证原子比为(Fe+W):Se=1:2；所述硒源包括硒粉、二苄基二硒醚等。

作为本发明所述的一种钾离子电池负极材料的制备方法的优选方案，其中：所述步骤S2中，所述非极性溶剂为环己烷、正己烷、三氯甲烷。