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自支撑钠离子电池负极材料的制备方法及所制备的材料

  • 发布时间: 2024-12-30
预算 双方协商
基本信息
成果方:河北农业大学
合作方式:技术转让
成果类型:发明专利,
行业领域
新材料及其应用
成果描述

本发明公开了一种自支撑钠离子电池负极材料的制备方法及所制备的材料,首先将无纺布洁面巾在铁盐溶液中浸泡,然后取出并干燥得到前体,再将所述前体在惰性气氛下与硫粉在200‑500℃进行硫化,之后升温至500‑900℃进行碳化,得到碳纳米纤维负载的Fe3O4/FeS2异质结自支撑钠离子电池负极材料。该方法能够生成Fe3O4/FeS2异质结并负载在碳纳米纤维上,这样不需要导电剂、粘合剂及集流体就可以自身支撑定型并导电而作为钠离子电池负极使用,充放电时不易破碎,实际比容量高,循环稳定性及倍率性能好。

应用范围
锂离子电池由于其重量轻、能量密度高和循环寿命长等优点,已成为电动汽车、电动自行车、便携式电子产品等的主要电源。然而,锂元素较低的自然储量及锂电池较贵的价格和较差的安全性限制了锂离子电池的进一步发展。钠离子电池因其价格低廉、钠资源丰富以及与锂电池类似的储能机制而备受关注。
铁基氧化物和硫化物自然资源丰富,并且二者作为钠离子电池的负极材料具有较高的理论比容量,但在充放电过程中铁基氧化物和硫化物体积变化大因而易破碎脱落,并且实际比容量明显降低,循环稳定性差。如何克服铁基氧化物和硫化物充放电时的易破碎性并提升其循环稳定性和实际比容量是提升其作为钠离子电池负极材料性能的重要途径。


前景分析
本发明方法通过硫化和碳化步骤,可生成Fe3O4和FeS2混合物相即Fe3O4/FeS2异质结,同时形成多孔纤维结构,这种多孔纤维结构在充放电过程中可以有效缓解Fe3O4/FeS2的体积膨胀,使Fe3O4/FeS2异质结不易破碎脱落,还有利于电解液的渗透和加速电子传输,从而提升其面积比容量和循环稳定性。本方法制作的碳纳米纤维负载的Fe3O4/FeS2异质结具有活性物质和支持载体一体成型的效果并自带导电性,所以无需再像以前那样用粘合剂将活性物质和导电剂粘接到集流体上形成负极,而是此一体成型的材料可自支撑地作为负‑2 ‑2极。本发明方法制备的负极材料薄片在0.5 A cm 的电流密度下可达1.25 mAh cm 的面积比容量,在2.0 A cm 的电流密度下可达0.5 mAh cm 的面积比容量,且循环1000次后仍可具有0.47 mAh cm 的面积比容量。将所制备的负极与NVP@C正极组装成的全电池,具有较高的能量密度和效率密度,且在2.0 A cm 的电流密度下循环1000次后仍有0.21 mAh cm 的面积比容量。


联系方式

  • 联系人:

    赵孝先

  • 联系电话:

    19932581850

  • 通讯地址:

    河北省保定市灵雨寺街289号

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