[发明专利]钠离子电池负极用SnO2/热解碳电极材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钠离子电池负极用SnO2复合材料的制备，具体涉及一种钠离子电池负极用SnO2/热解碳纳米复合电极材料的制备方法。

背景技术

目前，钠离子电池负极材料主要包括碳基负极材料和钛基负极材料，它们均具有较好的循环稳定性，但是容量只有200～300mAh g^-1。而且由于其有限的活性位点容量难以有很大的提高。因此，开发新型的具有高容量的负极材料很有意义。在对负极材料的研究中，发现SnO₂的储钠容量为667mAh g^-1，远远大于石墨和钛基负极材料的理论容量，引起了电池材料界的广泛关注。

然而，SnO₂具有很大的体积效应，导致在充放电过程中材料的粉化脱落，降低了电池的效率和循环稳定性，极大地影响了这类材料的实际应用。目前与碳复合是最常见的一种提高SnO₂循环稳定性的方法。Ying Wang等采用溶剂热法将SnO₂与多壁碳纳米管复合制备的SnO₂@MWCNT负极材料，在50mA g^-1的电流密度下，50次循环之后容量可以保持在400mAh g^-1(SnO₂@MWCNT nanocomposite as a high capacity anode material for sodium-ion batteries. Electrochemistry Communications.2013；29:8-11)。Dawei Su等采用原位水热法制备的SnO₂@石墨烯复合材料作为钠离子电池负极材料，首次容量高达1942 mAh g^-1，100次循环之后可逆容量依然保持在700mA h g^-1，表现出良好的循环稳定性(SnO₂@graphene nanocomposites as anode materials for Na-ion batteries with superior electrochemical performance.Chemical Communications.2013；49: 3131-3133)。Yunxiao Wang等以石墨为原料，制备的SnO₂与氧化还原石墨烯的复合材料，即使在高的电流密度(100mA g^-1)下，150次循环之后容量依然可以保持在330mA h g^-1(Ultrafine SnO₂nanoparticle loading onto reduced graphene oxide as anodes for sodium-ion batteries with superior rate and cycling performances. Journal of Materials Chemistry A.2014；2:529-534)。

由此可见，通过与碳的复合可以极大地提高电极材料的循环稳定性，但是另一方面目前报道采用的碳源均为碳纳米管、石墨烯类的高成本原料，这极大地限制了其的大批量生产。因此开发一种低成本且容量高的负极材料非常具有科学意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钠离子电池负极用SnO₂/热解碳电极材料的制备方法。

为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：

1)将0.23～9.02g SnCl₂·2H₂O加入10～80mL去离子水中，搅拌至SnCl₂·2H₂O 完全溶解后得溶液，向溶液中加入0.05～1.5g热解碳，然后超声处理10～60min，使热解碳与Sn²⁺充分作用得到均匀的混合液，混合液中Sn²⁺的浓度为0.1～0.5 mol·L^-1；

2)将混合液转移至聚四氟乙烯水热釜后将所述聚四氟乙烯水热釜置于均相反应器中，然后在150～220℃下反应60～360min，反应结束后自然冷却至室温，产物为黑色沉淀，然后通过离心分离沉淀，将分离得到的沉淀真空冷冻干燥得到 SnO₂/热解碳电极材料。

所述水热釜的填充度控制在10～80％。

所述热解碳为super P。