[发明专利]自支撑五硫化二锑/三维石墨烯纳米复合材料的制备及在钠离子电池中的应用

摘要

一种具有自支撑特性的Sb2S5‑GF复合材料的制备及其在钠离子二次电池中的应用。将五硫化二锑纳米颗粒与三维石墨烯混合，通过简单的水热反应，最终制得具有自支撑特性的泡沫状Sb2S5‑GF复合材料图(图2)，整个反应过程简单易行，纳米颗粒负载量的可控性好。将制得的自支撑Sb2S5‑GF复合材料应用于钠离子电池，可以避免绝缘的粘结剂以及低容量导电剂的使用，从而提高电池的性能，表现出高可逆容量、长循环寿命及高倍率性能(图6‑7)。相比于传统钠离子电池电极而言，由于没有添加集流体、粘结剂以及导电剂等组分，在明显降低成本的同时，又能够提高电池的容量以及能量密度。

主权项

具有自支撑特性的五硫化二锑(Sb2S5)纳米颗粒与三维石墨烯复合材料(Sb2S5‑GF)的制备方法，其特征在于包括以下步骤：1)制备氧化石墨烯(GO)分散液：通过Hummers方法首先制得氧化石墨烯，再根据实验要求，配置成所需浓度的分散液；2)制备自支撑的Sb2S5纳米颗粒和石墨烯复合材料的前驱体溶液：首先将Na3SbS4·9H2O配置成浓度为0.01mol L‑1的溶液；取5.9‑15.8mL该溶液与步骤1)中制备的0.8mL GO(10mg mL‑1)分散液进行混合，形成均一混合液；在磁力搅拌下将盐酸(HCl)逐滴加入到所述均一混合液当中，使反应成的Sb2S5纳米颗粒均匀地生长在石墨烯片层表面；根据反应方程式2Na3SbS4+6HCl＝Sb2S5+6NaCl+3H2S的需要，加入HCl的用量；反应完成后，向上述溶液中滴加0.632mL浓度为1mol L‑1的抗坏血酸溶液；3)制备Sb2S5‑GF复合材料：将步骤2)中的溶液转移到50mL的Teflon管中，并用密闭的不锈钢反应釜密封，于90‑120℃下加热反应6‑10小时；将反应形成的石墨烯泡沫复合材料置于冷冻干燥机中冷冻干燥，最终得到Sb2S5‑GF复合材料。