[发明专利]一种钠离子电池负极用SnSe/Graphene复合电极材料的制备方法

说明书

本发明提供一种钠离子电池负极用SnSe/Graphene复合电极材料的制备方法。以水作为溶剂，SnCl₂·2H₂O作为原料，氧化石墨烯作为碳基体，采用水热法预先制备SnO₂/Graphene复合材料，然后将SnO₂/Graphene复合材料与硒粉研磨混合均匀后，放置在真空管式炉中于500～900℃保温0.5h～5h，最终得到纯相的SnSe/Graphene复合材料，并且SnSe的粒径为5～10nm，生长在Graphene的表面。本发明使用的制备方法简单新颖，重复率高，采用真空煅烧的方式清洁无污染，适合大规模生产制备的需要。

技术领域

本发明涉及一种钠离子电池负极用SnSe/Graphene复合电极材料的制备。

背景技术

近年来，随着电动车、智能电网的发展，大规模储能设备的需求也日益加大。锂离子电池由于高的能量密度成为研究热点，但是锂资源在地球上的储量有限，难以满足大规模应用的需求。而钠离子电池由于其钠源的低成本、环境友好、安全性等原因成为最有可能替代锂离子电池的二次电池。但是由于目前所报道的钠离子电池电极材料的可逆容量和电压平台相比于锂离子电池均比较低，这导致钠离子电池比锂离子电池的能量密度低。因此，开发一种具有高的可逆容量的，能够提高钠离子电池能量密度的电极材料非常的有必要。

目前所报道的具有高容量的负极材料有磷、磷化物、氧化物、硫化物、硒化物和合金类的物质如锡、锑。尤其是锡基化合物已经引起了研究者的广泛关注，因为锡容易与第五主族和第六主族的元素反应形成二元合金化合物。在这些二元合金化合物中除了氮化锡从热力学上计算无法生成，SnSb、SnO₂、SnS₂、Sn₄P₃已经被大量报道。而目前对于SnSe的报道相对较少，方法也较单一。Youngjin Kim等采用高能球磨法制备了SnSe/C复合物，作为钠离子电池负极材料具有较好的循环稳定性，50次循环之后可逆容量可保持在707mAh g^-1(SnSealloy as a promising anode material for Na-ion batteries.ChemicalCommunication.2015；51:50-53)。Zhian Zhang等同样采用高能球磨法将锡、硒与碳黑球磨制备了SnSe/C复合物，作为钠离子电池首次可逆容量可达748.5mAh g^-1(SnSe/carbonnanocomposite synthesized by high energy ball milling as an anode materialfor sodium-ion and lithium-ion batteries.Electrochimica Acta.2015；176:1296-1301)。Zhian Zhang等采用溶剂热法制备了花状结构的SnSex，其首次储钠容量可达877.2mAh g^-1，在200mA g^-1的电流密度下，50次循环后容量可保持在272.4mAh g^-1(SnSexflower like composites as anode materials for sodiumion batteries.MaterialsLetters.2016；162:169-172)。

由此可见，目前对于SnSe的合成报道较少，合成方法也比较单一。由于SnSe同样存在体积膨胀大的问题，但是目前报道的方法中采用碳复合却并没有有效的调控结构，因此开发一种制备过程简单，且可以有效调控SnSe/C复合结构的方法具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钠离子电池负极用SnSe/Graphene复合电极材料的制备方法，本发明采用将预先制备的SnO₂/Graphene在管式炉中硒化的方式，制备出了纯相的SnSe/Graphene复合材料。

为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：