[发明专利]一种双重修饰的SnO2@C/石墨烯纳米复合物负极材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种负极材料的制备方法。

背景技术

随着社会经济的飞速发展，人类社会对于能源的需求越来越高，面临的能源供需形势日益严峻，能源与环境问题成为人类社会关注的焦点。不可再生能源的枯竭，使用过程中产生的污染和温室效应使我们迫不及待的寻求清洁绿色的能源。化学电源的出现给人类的生产生活带来了极大的方便，其中锂离子电池作为现代社会电力领域的新秀正在蓬勃发展。近年来，锂离子电池的应用逐步走向电动汽车领域，而电动汽车的快速发展对锂离子电池的性能又提出了更高的要求。

石墨是目前商业化锂离子电池主要的负极材料，然而石墨电极材料储锂容量低(理论储锂容量为372mA·h·g^-1)，在使用中存在诸如充电频繁和倍率性能差等问题，严重制约着锂离子电池在混合动力汽车及纯电动汽车等方面的发展。因此，需要积极发展和探索比容量高、容量衰减率小、安全性能好的新型锂离子电池负极材料。

SnO₂负极材料具有储锂容量高(782mA·h·g^-1)、嵌锂电势低、安全性高及环境友好等优点，被认为是非常具有潜力的新一代锂离子电池负极材料。然而，SnO₂在充放电过程中巨大的体积膨胀导致电极材料的循环性能及大电流密度下的充放电性能较差，限制了其实际应用。石墨烯是构成碳材料的基本单元，具有比表面积大(2630m²·g^-1)及理论储锂容量高(744mA·h·g^-1)等特点，用作锂离子电池负极材料具有独特的优势，且石墨烯基复合负极材料可更进一步提高锂离子电池的电化学储锂性能。石墨烯与SnO₂复合后能够发挥二者的协同作用，SnO₂能够阻止石墨烯团聚和堆叠现象的发生，石墨烯能够缓解SnO₂在嵌锂和脱锂过程中的体积膨胀，进而提高锂离子电池的充放电容量和延长锂离子电池的循环寿命。

SnO₂的形貌与尺度是影响复合材料电化学储锂性能的关键因素之一，在制备复合材料过程中如何实现纳米尺度小，均一性、分散性好的SnO₂纳米粒子的可控制备尤为关键。目前人们用不同的方法合成了不同形貌的SnO₂与石墨烯复合物，如花状SnO₂、SnO₂纳米棒、SnO₂中空球与石墨烯的复合物，以及SnO₂/Au、SnO₂-碳纳米管与石墨烯的三元复合物材料，这些材料作为锂离子电池负极材料表现出优异的电化学储锂性能。然而，由于SnO₂粒子尺度较大且分散性差，在大电流密度下，大颗粒SnO₂粒子在嵌锂和脱锂过程中 依然容易发生团聚及粉化，进而影响了复合材料的电化学性能，使其在大电流密度下的循环性能及储锂性能有待提高。

发明内容

本发明的目的是要解决现有方法制备的SnO₂与石墨烯复合物作为负极材料使用时，在大电流密度下的循环性能及储锂性差的问题，而提供一种双重修饰的SnO₂@C/石墨烯纳米复合物负极材料的制备方法。

一种双重修饰的SnO₂@C/石墨烯纳米复合物负极材料的制备方法，具体是按以下步骤完成的：

一、制备纳米炭球：将葡萄糖粉末放入去离子水中，并磁力搅拌10min，得到葡萄糖水溶液；将葡萄糖溶液倒入微波反应器中的聚四氟乙烯的反应釜中密封，在温度为120～200℃和压强为10bar～30bar下反应0.5h～3h，离心分离得到固相产物，对固体产物进行离心水洗，直至洗涤后滤液澄清为止，得到洗涤后固相产物，将洗涤后的固相产物在温度为80℃下真空干燥8h，再进行研磨，得到纳米炭球粉末；

步骤一中所述的葡萄糖粉末的质量与去离子水的体积比为(2～8)g:30mL；