本發(fā)明屬于鈉離子電池，具體涉及一種納米立方體雙金屬硒化物材料的制備方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、隨著全球能源需求的不斷增長(zhǎng)和可再生能源的快速發(fā)展，儲(chǔ)能技術(shù)的重要性日益凸顯。鈉離子電池作為一種新興的儲(chǔ)能技術(shù)，因其高能量密度、資源豐富、成本低廉等優(yōu)勢(shì)，受到了廣泛關(guān)注。然而，鈉離子電池在實(shí)際應(yīng)用中仍面臨著諸多挑戰(zhàn)，其中最為關(guān)鍵的是負(fù)極材料的性能問題。

2、傳統(tǒng)的鈉離子電池負(fù)極材料中，金屬硒化物因其優(yōu)異的電化學(xué)活性和較高的理論比容量，被認(rèn)為是一種極具潛力的鈉離子電池負(fù)極材料。然而，金屬硒化物在充放電過程中體積膨脹嚴(yán)重，循環(huán)穩(wěn)定性較差，大大限制了電池的使用效率與循環(huán)壽命。

3、多孔納米立方體結(jié)構(gòu)的材料具有較大的比表面積和良好的孔隙率能夠有效地緩解材料在充放電過程中的體積膨脹，增加活性位點(diǎn)，提高na+的傳輸速率和電極材料的電化學(xué)活性，延長(zhǎng)電池的循環(huán)壽命。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種納米立方體雙金屬硒化物材料的制備方法及其在鈉離子電池中的應(yīng)用，用以解決上述背景技術(shù)中提出的當(dāng)前鈉離子電池的負(fù)極材料所存在的電池比容量較小、體積膨脹和循環(huán)性能較差的問題，提高鈉離子電池的綜合性能。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、一種納米立方體雙金屬硒化物材料的制備方法，其特征在于，它包括以下步驟：

4、1)稱取摩爾比為0.7-1.2:1的鈷鹽和檸檬酸鈉，溶解在去離子水中，待攪拌混合均勻充分溶解后，得到a溶液；

5、2)稱取鐵氰化鉀或亞鐵氰化鉀溶解在去離子水中，形成溶液b；

6、3)將所述b溶液緩慢加入至a溶液中，充分混合后磁力攪拌，靜置，將得到的沉淀物離心收集并用去離子水和乙醇洗滌后，烘干，得到紫色的k2cofe(cn)6；

7、4)稱取硒粉和還原劑混合，得到硒源溶液；

8、5)所述k2cofe(cn)6與硒源溶液混合，攪拌形成混合溶液，經(jīng)水熱反應(yīng)進(jìn)行硒化，得到所述的多孔納米立方體雙金屬硒化物材料。

9、其中，步驟1)中，所述鈷鹽為鈷的鹽酸鹽、硝酸鹽或硫酸鹽。

10、具體的，所述鈷的鹽酸鹽、硝酸鹽或硫酸鹽為氯化鈷、硝酸鈷或硫酸鈷。

11、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：步驟4)中，所述還原劑為硼氫化鈉或水合肼。

12、作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案：步驟1)中，所述鈷鹽在去離子水中的分散濃度為0.04-0.08mol?l-1。

13、作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案：步驟1)中，所述攪拌的溫度為10-30℃。

14、作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案：步驟2)中，鐵氰化鉀或亞鐵氰化鉀溶于去離子水中濃度為0.025-0.06mol?l-1。

15、作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案：步驟3)中，b溶液加入a溶液中滴加速率為3-5滴每秒。

16、作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案：步驟3)中，磁力攪拌溫度10-30℃，攪拌時(shí)間2-24小時(shí)。

17、作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案：步驟4)中，硒粉與還原劑質(zhì)量比為1:1-3。

18、作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案：步驟4)中，攪拌溫度10-30℃，攪拌時(shí)間2-5小時(shí)，攪拌過程需要隔絕空氣氮?dú)獗Ｗo(hù)。

19、作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案：步驟5)中，所述k2cofe(cn)6和硒粉的質(zhì)量比為0.75-1.5:1。

20、作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案：步驟5)中，所述水熱法硒化的條件為：稱取所述k2cofe(cn)6加入硒源溶液，攪拌1-2小時(shí)，然后置于聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，反應(yīng)溫度為150-220℃，反應(yīng)時(shí)間為8-24小時(shí)，通過水熱反應(yīng)得到多孔納米立方體雙金屬硒化物材料。

21、本發(fā)明還提供了所述的多孔納米立方體雙金屬硒化物材料的制備方法在制備鈉離子電池產(chǎn)品中的應(yīng)用。

22、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

23、本發(fā)明制得的多孔納米立方體結(jié)構(gòu)的雙金屬硒化物在保留原有的立方體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上具有多孔的特性，增加了材料比表面積，提高孔隙率，增加活性位點(diǎn)，以加速na+擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)，提高電導(dǎo)率，并促進(jìn)鈉存儲(chǔ)容量，有助于鈉離子更好的嵌入和脫嵌，有效抑制緩解體積膨脹的問題。

24、本發(fā)明的原料價(jià)格低廉，方便易得，工藝參數(shù)簡(jiǎn)單可控，環(huán)境友好，便于實(shí)現(xiàn)技術(shù)推廣。所述制備方法制得的多孔納米立方體雙金屬硒化物材料在鈉離子電池應(yīng)用過程中，由于多方面的共同作用，解決了鈉離子電池負(fù)極材料比容量低的問題，有效改善了電池的循環(huán)性差的問題，提高使用壽命，對(duì)于實(shí)現(xiàn)鈉離子電池工業(yè)化具有積極的意義，具有廣闊的市場(chǎng)前景。

技術(shù)特征：

1.一種多孔納米立方體雙金屬硒化物鈉離子電池負(fù)極材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔納米立方體雙金屬硒化物材料制備方法，其特征在于，所述含鈷的鹽酸鹽、硝酸鹽或硫酸鹽為氯化鈷、硝酸鈷或硫酸鈷。

3.根據(jù)所述權(quán)利要求2所述的多孔納米立方體雙金屬硒化物材料制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述鈷鹽在去離子水中的分散濃度為0.04-0.08mol?l-1。

4.根據(jù)所述權(quán)利要求2所述的多孔納米立方體雙金屬硒化物材料制備方法，其特征在于，步驟(2)中，鐵氰化鉀或亞鐵氰化鉀溶于去離子水中濃度為0.025-0.06mol?l-1。

5.根據(jù)所述權(quán)利要求2所述的多孔納米立方體雙金屬硒化物材料制備方法，其特征在于，步驟(3)中，攪拌溫度為10-30℃。

6.根據(jù)所述權(quán)利要求2所述的多孔納米立方體雙金屬硒化物材料制備方法，其特征在于，步驟(3)中，b溶液加入a溶液中滴加速率為3-5滴/每秒。

7.根據(jù)所述權(quán)利要求1-6所述的多孔納米立方體雙金屬硒化物材料制備方法，其特征在于，步驟(4)中，所述還原劑為硼氫化鈉或水合肼。

8.根據(jù)所述權(quán)利要求7所述的多孔納米立方體雙金屬硒化物材料制備方法，其特征在于，步驟(4)中，硒粉與還原劑質(zhì)量比為1:1-3。

9.根據(jù)所述權(quán)利要求7所述的多孔納米立方體雙金屬硒化物材料制備方法，其特征在于，步驟(4)中，產(chǎn)物k2cofe(cn)6與硒粉質(zhì)量比為0.75-1.5:1。

10.根據(jù)所述權(quán)利要求7所述的多孔納米立方體雙金屬硒化物材料制備方法，其特征在于，所述水熱硒化的條件為：將產(chǎn)物k2cofe(cn)6和硒源溶液分散在去離子水中，然后置于聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，反應(yīng)溫度為150-220℃，反應(yīng)時(shí)間為6-24小時(shí)。

11.如權(quán)利要求1-10任一所述的方法制備得到的多孔納米立方雙金屬硒化物材料用于制備鈉離子電池負(fù)極材料。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種多孔納米立方體雙金屬硒化物鈉離子電池負(fù)極材料的制備方法及其應(yīng)用，稱取定量鈷鹽與檸檬酸鈉溶于去離子水中，充分溶解攪拌均勻，將配置好的鐵氰化鉀或亞鐵氰化鉀溶液緩慢加入，混合均勻，磁力攪拌后得K<subgt;2</subgt;CoFe(CN)<subgt;6</subgt;產(chǎn)物，稱取定量產(chǎn)物與配置好的硒源溶液，通過水熱反應(yīng)得到多孔納米立方體雙金屬硒化物材料。本發(fā)明提供的多孔納米立方體雙金屬硒化物鈉離子電池負(fù)極材料，解決通常鈉離子電池負(fù)極材料所制備的電池比容量較小、體積膨脹和循環(huán)性能較差的問題；制備原料方便易得價(jià)格低廉，工藝參數(shù)簡(jiǎn)單可控，環(huán)境友好，便于實(shí)現(xiàn)技術(shù)推廣。本發(fā)明對(duì)于實(shí)現(xiàn)鈉離子電池工業(yè)化具有積極的意義，具有廣闊的市場(chǎng)前景。

技術(shù)研發(fā)人員：牛海軍,李琳,周亭亭,明學(xué)文,付婉娜
受保護(hù)的技術(shù)使用者：黑龍江大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8