一种Se-Sb合金负极材料及其制备方法

本发明属于电池材料，具体涉及一种se-sb合金负极材料及其制备方法。

背景技术：

1、负极是钠离子电池的关键材料之一，直接影响其电化学性能。合金负极由于具有高容量、高电导性和良好的循环性能等优点，成为了候选材料。然而，合金负极也存在一些缺点，如体积膨胀、动力学限制、容量衰减和安全性问题。非金属硒与金属sb等形成合金由于其理论容量高、本质安全型和优越的导电性能，有望成为钠离子电池候选的负极材料。但在目前，硒基合金大多采用高能球磨、高温煅烧等方法，操作复杂，成本高。同时，制备的材料还必须与粘结剂、导电剂乙炔黑等混合制备成电极方可使用。粘结剂和导电剂乙炔黑的使用降低了电池的能量比密度。

2、为了提高钠离子电池的能量密度和安全性，需要不断改进和优化电极材料的组成和结构。因此，寻求成本低、易规模化的se基合金材料刻不容缓。通过改进和优化，可以克服合金负极的缺点，提高钠离子电池的能量密度和安全性能。

技术实现思路

1、本发明提供了一种se-sb合金负极材料及其制备方法。该合金材料制备方法简单，成本低，环保，且易规模化应用。另外，其结构稳定，导电性能好，se和sb都是活性元素，理论容量分别是679mah/g和660mah/g，它们和钠离子反应电位不同，因此可以通过彼此来缓充体积膨胀。当其用作钠离子电池负极，具有高比容量、良好的循环稳定性和倍率性能，有望在钠离子电池中推广应用。

2、为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种se-sb合金负极材料的制备方法，包括如下步骤：

4、(1)在去离子水中依次加入一定量的柠檬酸三钠、盐酸乙二胺和亚硒酸，搅拌至完全溶解，得溶液a；

5、(2)在无水乙醇中加入氯化锑或酒石酸锑钾，搅拌至完全溶解，得溶液b；

6、(3)将配置好的溶液a，溶液b和一定量的乙二醇溶液混合得到电镀液c；

7、(4)将电解液c置于电解槽中，以铜箔片或碳纸作为工作电极，铂片作为对电极，连接电化学工作站，室温下在设定电压或电流下沉积一定时间，即在铜箔片或碳纸表面得到se-sb合金负极材料。

8、优选的，所述溶液a中柠檬酸三钠的浓度为0.1-0.5m。

9、优选的，所述溶液a中盐酸乙二胺的浓度为0.1-0.5m。

10、优选的，所述溶液a中亚硒酸的浓度为0.01-0.05m。

11、优选的，所述溶液b中氯化锑或酒石酸锑钾的浓度为0.01-0.1m。

12、优选的，所述沉积电压为-2.5～-0.5v，沉积时间为300～1800s。

13、优选的，沉积电流为10～200ma/cm2，沉积时间为300～1800s。

14、本发明还提供上述制备方法制备得到的钠离子电池负极材料。

15、本发明的有益效果为：

16、(1)本发明在室温下通过电沉积制备se-sb合金，制备条件温和，操作简便，易于规模化生产。

17、(2)本发明所制备se-sb合金电极可以直接用作钠离子电池负极材料，无需与粘结剂和导电剂混合，有利于提高电池的能量密度。

18、(3)本发明所制备se-sb合金电极中se、sb都是活性元素，因此其比容量高。

技术特征：

1.一种se-sb合金负极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述溶液a中柠檬酸三钠的浓度为0.1-0.5m。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述溶液a中盐酸乙二胺的浓度为0.1-0.5m。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述溶液a中亚硒酸的浓度为0.01-0.05m。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述溶液b中氯化锑或酒石酸锑钾的浓度为0.01-0.1m。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述沉积电压为-2.5～-0.5v，沉积时间为300～1800s。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，沉积电流为10～200ma/cm2，沉积时间为300～1800s。

8.一种如权利要求1-7任一种制备方法制备得到的se-sb合金负极材料。

技术总结本发明提供了一种Se‑Sb合金负极材料及其制备方法。该合金材料通过电沉积方法在室温下制备所得，方法简单，成本低，环保，且易规模化应用。Se、Sb都是活性元素，且与钠反应电位不同，结构稳定，导电性能好，因此，当其用作钠离子电池负极，它具有高比容量、良好的循环稳定性和倍率性能，有望在钠离子电池中推广应用。技术研发人员：郑小美,汪靖凯,韩新月,朱志磊受保护的技术使用者：中国计量大学技术研发日：技术公布日：2024/4/17