CN111204815A - 一种絮状团聚结构硫铁钠材料及其制备方法 - Google Patents

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张国旗
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Abstract

本发明提供了一种絮状团聚结构硫铁钠材料及其制备方法，制备的硫铁钠材料，稳定性高，初始容量高，最高达1600mAhg‑1。该硫铁钠材料可以用于储能电池的电极材料、电解质材料，比如可以应用在钠离子电池、锂离子电池、钾离子电池、铝离子电池、铅酸电池、超级电容器等储能电池的电极、电解质，也可以作为太阳能电池的重要组件，未来可能会应用于生物医药领域。

Description

一种絮状团聚结构硫铁钠材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及化工技术领域，尤其涉及一种絮状团聚结构硫铁钠材料及其制备方法。
背景技术
目前，风电水电，核能等受到越来越多的关注，发电技术的进步导致了旺季电力储备的持续下滑，促进了储能材料的蓬勃发展。新型能源材料的研发将在一定程度上推动着能源领域的快速发展。然而，钠离子电池目前仍面临着能量密度低、循环稳定性差的挑战，这意味着它们仍不能应用于智能电网和固定式储能等实际应用中。
因此，开发新的钠离子电池材料，提高电池容量和循环稳定性至关重要。尽管到目前为止，钠离子电池材料已经很多，但它们的电化学活性较差，初始容量较低。这意味着这些材料仍需要改进和重新设计。
发明内容
针对上述现有技术中所存在的技术问题，本发明提供了一种絮状团聚结构硫铁钠材料硫铁钠材料，包括以下制备步骤：
1)准备制备原料摩尔百分比为：含铁材料10-50％，含钠材料10-50％，含硫材料10-50％，且上述材料的摩尔百分比总和为100％；
2)原料球磨；
3)将产物用有机溶剂或超纯水洗涤后干燥；
4)将产物在氮气保护中，进行热处理，制得絮状团聚结构硫铁钠。
优选地，所述含铁材料选自：赤铁矿、磁铁矿、菱铁矿、黄铁矿、硫酸铁、硫酸亚铁、硫酸亚铁铵、氢氧化铁、氢氧化亚铁中的一种或几种。
优选地，所述含钠材料选自：磷酸钠、酸式焦磷酸钠、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、焦磷酸钠、乙酸钠、醋酸钠、碳酸钠、氢氧化钠、氯化钠、硫酸钠、硫代硫酸钠、碳酸氢钠、硝酸钠中的一种或几种。
优选地，所述含硫材料选自：硫单质、硫酸盐、亚硫酸和亚硫酸盐中的一种或几种。
优选地，所述球磨时间为13-72h；
优选地，所述有机溶剂为：醇、乙二醇、异丙醇。
优选地，所述热处理条件为：在氮气下，烧结温度100-1000℃，反应时间2-48h。
一种絮状团聚结构的硫铁钠材料由上述方法制备，絮状团聚物尺寸长为700-900nm，初始比容量最高可达1600mAh g-1，循环800圈后容量稳定在20mAh g-1。
该硫铁钠材料可以用于储能电池的电极材料、电解质材料，比如可以应用在钠离子电池、锂离子电池、钾离子电池、铝离子电池、铅酸电池、超级电容器等储能电池的电极、电解质，也可以作为太阳能电池的重要组件，未来可能会应用于生物医药领域。
有益效果包括:
本发明提出了硫铁钠材料及其制备方法，制备的硫铁钠材料，稳定性高，初始容量高，最高可达1600mAh g-1。循环800圈后容量稳定在20mAh g-1。所有这些都表明硫铁钠材料将在固体电解质中具有潜在的应用。
附图说明
图1为硫铁钠材料XRD图谱；
图2为球磨法制备硫铁钠材料SEM形貌图；
图3为电池循环性能。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护范围。
实施例1
选择一种絮状团聚结构硫铁钠材料硫铁钠材料优选地实施方案，包括以下制备步骤：
(1)准备制备原料摩尔百分比为：赤铁矿20％，酸式焦磷酸钠50％，硫酸盐30％；
(2)将上述原料球磨5h；
(3)将产物用超纯水洗涤后干燥；
(4)将产物在氮气保护中，100℃烧结6h，即可得产物。100℃，不会产生衍射峰，该温度下只是一个对比实验。
实施例2
选择一种絮状团聚结构硫铁钠材料硫铁钠材料优选地实施方案，包括以下制备步骤：
(1)准备制备原料摩尔百分比为：硫酸亚铁20％，磷酸钠50％，硫酸盐30％；
(2)将上述原料球磨5h；
(3)将产物用超纯水洗涤后干燥；
(4)将产物在氮气保护中，400℃烧结6h，即可得产物。
此时，如图1所示，XRD图谱中衍射峰比较明显，衍射峰与标准比对卡一致，产物晶型较好；其SEM形貌图如图2所示；如图3所示在相同的电化学循环测试条件下，电池初始放电比容量高达1600mAh g-1,经过几圈循环后容量下降至400mAh g-1。这主要是由于初始放电阶段电解质在电极表面形成一层SEI膜，使其具有较高的不可逆容量。初始的库伦效率也相对较高，经过几个循环的活化后，后趋于稳定约为80％，说明可逆的充放电过程。经过800圈循环后容量稳定在20mAh g-1，。
实施例3
选择一种絮状团聚结构硫铁钠材料硫铁钠材料优选地实施方案，包括以下制备步骤：
(1)准备制备原料摩尔百分比为：赤铁矿20％，磷酸钠50％，硫酸盐30％；
(2)将上述原料球磨5h；
(3)将产物用超纯水洗涤后干燥；
(4)将产物在氮气保护中，600℃烧结6h，即可得产物。
产物呈现晶型，但是晶型不明显，如图1所示衍射峰很弱。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (8)

1.一种絮状团聚结构硫铁钠材料的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：
1)准备制备原料摩尔百分比为：含铁材料10-50％，含钠材料10-50％，含硫材料10-50％，且上述材料的摩尔百分比总和为100％；
2)原料球磨；
3)将产物用有机溶剂或超纯水洗涤后干燥；
4)将产物在氮气保护中，进行热处理，制得絮状团聚结构硫铁钠。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述含铁材料选自：赤铁矿、磁铁矿、菱铁矿、黄铁矿、硫酸铁、硫酸亚铁、硫酸亚铁铵、氢氧化铁、氢氧化亚铁中的一种或几种。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述含钠材料选自：磷酸钠、酸式焦磷酸钠、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、焦磷酸钠、乙酸钠、醋酸钠、碳酸钠、氢氧化钠、氯化钠、硫酸钠、硫代硫酸钠、碳酸氢钠、硝酸钠中的一种或几种。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述含硫材料选自：硫单质、硫酸盐、亚硫酸和亚硫酸盐中的一种或几种。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述球磨时间为13-72h。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂为：醇、乙二醇、异丙醇。
7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述热处理条件为：在氮气下，烧结温度100-1000℃，反应时间2-48h。
8.一种由权利要求1-7所述任一方法制备的絮状团聚结构的硫铁钠材料，其特征在于，所述絮状团聚物尺寸长为700-900nm。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108565429A (zh) * 2018-04-19 2018-09-21 齐鲁工业大学 一种钠离子电池负极材料NaFeS2/C复合材料的制备方法
CN109603856A (zh) * 2018-11-07 2019-04-12 东北师范大学 由废水制备Erdite棒状颗粒应用于水处理的方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108565429A (zh) * 2018-04-19 2018-09-21 齐鲁工业大学 一种钠离子电池负极材料NaFeS2/C复合材料的制备方法
CN109603856A (zh) * 2018-11-07 2019-04-12 东北师范大学 由废水制备Erdite棒状颗粒应用于水处理的方法

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