[发明专利]一种硒化镍NiSe2/石墨烯钠离子电池复合负极材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种硒化镍/石墨烯钠离子电池复合负极材料及其制备方法与应用。该复合材料由纳米级硒化镍和石墨烯复合而成，其中硒化镍呈八面体块状，硒化镍的含量为硒化镍/石墨烯钠离子电池复合负极材料质量的60‑90%。制备方法为：制备有分散石墨烯的镍源，将其与硒源混合进行水热反应后，过滤洗涤、真空干燥后得到所需产品。本发明所制备的硒化镍/石墨烯钠离子电池复合负极材料结构稳定，导电性能好，作为钠离子电池负极材料具有优异的倍率性能和循环稳定性能。该方法成本低廉，能耗较低、控制方便、环境友好，适合钠离子电池实际应用，能够实现工业化规模生产。

技术领域

本发明属于电化学领域，具体涉及一种硒化镍NiSe₂/石墨烯钠离子电池负极材料及其制备方法与应用。

背景技术

锂离子电池因其能量密度大、使用时间长、满足环保要求，正逐渐取代镍镉电池和镍氢电池，成为手机、笔记本等便携式设备、电动汽车和智能电网的首选电源。随着便携式电子设备的迅速普及和电动汽车的迅猛发展，其对锂离子电池的需求不断增加。然而，较低的锂源蕴藏量和高昂的锂原料价格极大的限制了锂离子电池的发展。然而，由于钠源具有资源丰富、价格低廉和环境友好等诸多优点，钠离子电池受到了广泛关注，被认为是替代锂离子电池成为下一代储能电源的理想选择。但是，由于钠离子的离子半径比锂离子的离子半径要大许多，使得钠离子在传统的碳基和钛基钠离子电池负极材料中脱嵌比锂离子更加困难，钠离子电池的比容量较低。因此，开发新一代钠离子电池负极材料迫在眉睫。

硒化物因其具有高的比容量，在锂离子电池和钠离子电池等领域得到广泛的研究，但是硒化物的电子导电率和离子导电率导致其倍率性能较差。同时，在循环的脱嵌钠过程中，较大的体积变化极大地降低了硒化物的循环稳定性。因此，如何提高硒化物的电子导电性和循环稳定性，是硒化物钠离子电池负极材料研究的关键。本发明利用水热法将硒化镍与石墨烯复合制备出硒化镍/石墨烯复合材料，截止目前为止，还没有相关的合成方法报道，也没有利用相关复合材料制作钠离子电池负极材料的报道。

发明内容

针对目前传统的钠离子电池碳基负极材料导电性能较差，电池充放电循环过程中其比容量衰减过快等不足，本发明提出一种硒化镍 (NiSe₂)/石墨烯钠离子电池负极材料及其制备方法与应用，可改善钠离子电池负极材料的结构稳定性和电化学性能，提高材料在充放电过程下的循环性能和倍率性能。另外，本发明提供的硒化镍NiSe₂/ 石墨烯制备方法成本低廉、过程简单和环境友好，能够促进规模化生产钠离子电池负极材料，适用于工业化应用。

本发明的目的通过以下技术方案实现。

一种硒化镍NiSe₂/石墨烯钠离子电池复合负极材料的制备方法，包括以下步骤：

1)首先将镍源和石墨烯加入到模板剂中，超声1-10小时，得到分散液；

2)将分散液与硒源进行均匀混合，在160～240℃下进行水热反应 5-48h；

3)将水热反应产物固液分离，用水和酒精分别洗涤3-5次，在真空干燥箱中60-90℃下烘干后，得到硒化镍NiSe₂/石墨烯钠离子电池复合负极材料。

作为优选，步骤1)所述镍源为乙酸镍、硝酸镍、硫酸镍和氯化镍中的一种或几种。

作为优选，步骤1)所述的模板剂为去离子水、甲醇、乙醇、乙二醇、异丙醇和二甲基甲酰胺中的一种或几种。

作为优选，步骤2)所述硒源为硒粉、二氧化硒、亚硒酸钠和硒代硫酸钠中的一种或几种。

作为优选，所述硒源与镍源加入摩尔比控制在Ni：Se＝1:(2～2.5)。

作为优选，步骤2)所述水热反应时间为10～48小时。