电极材料制备方法、电池负极片和钠离子电池与流程

本申请属于复合材料制备，尤其涉及电极材料制备方法、电池负极片和钠离子电池。

背景技术：

1、锂离子电池(lib)具有寿命长、环保、无记忆效应等优点，被广泛应用于智能电子设备和电动汽车中。然而，目前的锂离子电池遇到了许多挑战，例如容量有限、速率能力差以及锂资源分布不对称的限制。钠离子电池(sib)因其丰富的钠资源和类似的离子存储机制而被视为锂离子电池的理想候选材料。然而，由于钠离子的半径较大()，负极材料的反应动力学速度较慢，sibs的发展仍然受到阻碍。

2、金属硒化物与金属硫化物和氧化物相比，金属硒化物具有更高的导电性，而且m-se键比m-s键弱，有利于转化反应。因此，金属硒化物可以被认为是非常有前途的负极材料。ni3se4具有较大的晶格间距，有利于钠离子插入与剥离而不会对材料结构带来过大破坏，是一种优异的钠离子电池负极材料。

3、但是当前ni3se4在钠离子电池的报道较少，其主要是因为合成存在一定的难度，一般是合成出nise和nise2。而且材料的结构对应性能影响也较大，na+离子本身尺寸较大，会存在充放电过程中出现体积变化大、电极材料结构易坍塌等问题，导致差的稳定性，最终使得循环性能降低。

技术实现思路

1、本申请实施例提供了电极材料制备方法、电池负极片和钠离子电池，以克服钠离子体积变化带来的应力和结构坍塌的问题，加速钠离子的插入和剥离，保证稳定性和循环性能。

2、本申请是通过如下技术方案实现的：

3、第一方面，本申请实施例提供了一种电极材料制备方法，包括：

4、将二甲基咪唑和钴盐溶于溶剂中并搅拌，之后进行离心、洗涤和干燥操作，得到zif-67紫色样品。

5、将zif-67紫色样品分散在乙醇和去离子水的混合溶液中，加入三羟甲基氨基甲烷，待三羟甲基氨基甲烷完全溶解后加入盐酸多巴胺，之后进行搅拌、离心、洗涤和干燥操作，得到前驱体。

6、将前驱体均匀分散在乙醇溶液中，将镍盐溶液加入其中并搅拌，之后进行抽滤和干燥操作，得到空心ldh结构。

7、将空心ldh结构与硒粉研磨均匀后放置于反应容器中，在第一预设条件的情况下进行硒化，得到电极材料。

8、结合第一方面，在一些可能的实现方式中，将二甲基咪唑和钴盐溶于溶剂中并搅拌，之后进行离心、洗涤和干燥操作，得到zif-67紫色样品，包括：

9、将二甲基咪唑溶于甲醇溶剂中，得到第一溶液；其中，每13.14g的二甲基咪唑对应500ml甲醇溶剂。

10、将钴盐溶于甲醇溶剂中，得到第二溶液；其中，钴盐为六水合硝酸钴，每11.64g的六水合硝酸钴对应500ml甲醇溶剂。

11、将第一溶液加入到第二溶液中并搅拌至少2小时，静置至少2小时。

12、依次进行离心和洗涤操作，并置于30℃至60℃的鼓风干燥箱中干燥12至24小时，得到zif-67紫色样品。

13、结合第一方面，在一些可能的实现方式中，将zif-67紫色样品分散在乙醇和去离子水的混合溶液中，加入三羟甲基氨基甲烷，待三羟甲基氨基甲烷完全溶解后加入盐酸多巴胺，之后进行搅拌、离心、洗涤和干燥操作，得到前驱体，包括：

14、将zif-67紫色样品分散在体积比为1:1的乙醇和去离子水的混合溶液中。

15、加入三羟甲基氨基甲烷并搅拌至少2小时。

16、待三羟甲基氨基甲烷完全溶解后加入盐酸多巴胺；其中，溶解后的三羟甲基氨基甲烷的浓度为1～2mmol/200ml。

17、进行搅拌、离心、洗涤和干燥操作，得到前驱体。

18、结合第一方面，在一些可能的实现方式中，盐酸多巴胺和zif-67紫色样品的质量比为1:2。

19、结合第一方面，在一些可能的实现方式中，将前驱体均匀分散在乙醇溶液中，将镍盐溶液加入其中并搅拌，包括：

20、将前驱体均匀分散在乙醇溶液中，得到第三溶液。

21、将镍盐溶液加入到第三溶液中，并搅拌1至6小时；其中，镍盐溶液为六水合硝酸镍溶液。

22、结合第一方面，在一些可能的实现方式中，进行抽滤和干燥操作，得到空心ldh结构，包括：

23、抽滤并使用乙醇清洗，之后在30℃至60℃的鼓风干燥箱中干燥12至24小时，得到空心ldh结构。

24、结合第一方面，在一些可能的实现方式中，将空心ldh结构与硒粉研磨均匀后放置于反应容器中，在第一预设条件的情况下进行硒化，得到电极材料，包括：

25、将空心ldh结构与硒粉研磨均匀后放置于瓷舟中，在温度为300～800℃，并通入惰性气体的情况下反应1至6小时，得到电极材料。

26、结合第一方面，在一些可能的实现方式中，空心ldh结构与硒粉的质量比的范围为1:1至1:1.5。

27、第二方面，本申请实施例提供了一种电池负极片，电池负极片的活性物质为如第一方面任一项所述的制备方法制备得到的电极材料。

28、第三方面，本申请实施例提供了一种钠离子电池，包括如第二方面所述的电池负极片。

29、可以理解的是，上述第二方面至第三方面的有益效果可以参见上述第一方面中的相关描述，在此不再赘述。

30、本申请实施例与现有技术相比存在的有益效果是：

31、本申请制备的碳包裹的钴掺杂四硒化三镍电极材料(co/ni3se4)为空心结构，这可以过渡金属磷化物嵌钠脱钠体积过度膨胀的问题。以该材料作为钠离子电池的负极材料拥有良好的循环性能和倍率性能，还能够提高钠离子电池的稳定性。除此之外，该方法相比于传统的制备方法更为简单，且得到的相是纯相，成本低廉，产量高，效率高。

32、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本说明书。

技术特征：

1.一种电极材料制备方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的电极材料制备方法，其特征在于，所述将二甲基咪唑和钴盐溶于溶剂中并搅拌，之后进行离心、洗涤和干燥操作，得到zif-67紫色样品，包括：

3.如权利要求1所述的电极材料制备方法，其特征在于，所述将所述zif-67紫色样品分散在乙醇和去离子水的混合溶液中，加入三羟甲基氨基甲烷，待所述三羟甲基氨基甲烷完全溶解后加入盐酸多巴胺，之后进行搅拌、离心、洗涤和干燥操作，得到前驱体，包括：

4.如权利要求1所述的电极材料制备方法，其特征在于，所述盐酸多巴胺和所述zif-67紫色样品的质量比为1:2。

5.如权利要求1所述的电极材料制备方法，其特征在于，所述将所述前驱体均匀分散在乙醇溶液中，将镍盐溶液加入其中并搅拌，包括：

6.如权利要求1所述的电极材料制备方法，其特征在于，所述进行抽滤和干燥操作，得到空心ldh结构，包括：

7.如权利要求1所述的电极材料制备方法，其特征在于，所述将所述空心ldh结构与硒粉研磨均匀后放置于反应容器中，在第一预设条件的情况下进行硒化，得到所述电极材料，包括：

8.如权利要求1所述的电极材料制备方法，其特征在于，所述其中，所述空心ldh结构与所述硒粉的质量比的范围为1:1至1:1.5。

9.一种电池负极片，其特征在于，所述电池负极片的活性物质为如权利要求1至8任一项所述的制备方法制备得到的电极材料。

10.一种钠离子电池，其特征在于，所述钠离子电池包括如权利要求9所述的电池负极片。

技术总结本申请提供了电极材料制备方法、电池负极片和钠离子电池，该方法包括：将二甲基咪唑和钴盐溶于溶剂中并搅拌，之后进行离心、洗涤和干燥操作，得到ZIF‑67紫色样品；将ZIF‑67紫色样品分散在乙醇和去离子水的混合溶液中，加入三羟甲基氨基甲烷，待三羟甲基氨基甲烷完全溶解后加入盐酸多巴胺，之后进行搅拌、离心、洗涤和干燥操作，得到前驱体；将前驱体均匀分散在乙醇溶液中，将镍盐溶液加入其中并搅拌，之后进行抽滤和干燥操作，得到空心LDH结构；将空心LDH结构与硒粉研磨均匀后放置于反应容器中，在第一预设条件的情况下进行硒化，得到电极材料。本申请能够克服钠离子体积变化带来的应力和结构坍塌的问题，加速钠离子的插入和剥离，保证稳定性和循环性能。技术研发人员：林镇钰,陈树科,李威,杨建辉,刘洋,谭信达,李庆荣受保护的技术使用者：广东电力发展股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/1