[发明专利]一种SnSe/碳纤维布柔性负极材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明公开了一种SnSe/碳纤维布柔性负极材料及其制备方法，属于电化学和新能源材料领域。

背景技术

锡基负极材料由于其较高的理论容量（990 mAh/g），已经成为锂离子电池领域内的研究热点。SnSe是一种Ⅳ-Ⅵ型化合物半导体，其结构介于二维和三维之间，有利于增强锂离子的传输速度。SnSe 较低的能隙宽度（0.9 eV）为其良好的导电性提供了理论依据，其作为锂离子电池负极材料显示出了巨大的潜能。张志安等人通过球磨法制备的SnSe/C复合材料作为锂离子电池负极材料表现出了优异的电化学性能，在500 mA/g的电流密度下循环200圈后其可逆容量仍有325 mAh/g （Electrochimica Acta, 2015, 9, 1296-1301）。这些研究进一步证实了SnSe作为锂离子电池负极材料的应用价值。CN105633483A专利公开了一种SnSe/Graphene复合材料复合材料制备方法。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煅烧，得到纯相的SnSe/Graphene复合材料，该材料作为钠离子电池负极材料显示出较好的电化学性能。CN106744728A专利公开了SnSe微米球的制备方法，将硒粉溶解在水合肼中，然后加入SnCl₂·2H₂O，搅拌、烘干后得到SnSe微米球。

碳纤维布具有较好的导电性与力学柔韧性，将SnSe活性材料负载在碳纤维上，可以避免粘结剂的加入，同时碳纤维也可以提供部分容量。结合SnSe高容量以及碳纤维高导电性及稳定性的特点，将两者结合能发挥各自作为电化学材料的优势。该法制备出的SnSe均匀地负载在碳纤维表面，碳纤维交联在一起形成了稳定的三维导电网络，提高了材料的循环稳定性与电子传输速度。此外，该电极材料为无粘结剂、导电剂自支撑柔性电极材料，能进一步提高材料的能量密度与弯曲条件下的电化学性能。

综上分析，结合SnSe和柔性碳纤维布二者的优势，将二者有机结合在一起形成SnSe/碳纤维布柔性电极，该电极材料作为锂离子电池负极材料具有较高的潜在应用价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种SnSe/碳纤维布柔性负极材料的制备方法。该方法是将氧化亚锡、硒粉与柠檬酸在去离子水中混合均匀后负载到碳纤维布上，干燥后在气氛炉中煅烧即得到SnSe/碳纤维布柔性负极材料。

本发明的目的是这样实现的：一种SnSe/碳纤维布柔性负极材料的制备方法，其具体工艺步骤如下：

（1）将氧化亚锡、硒粉与柠檬酸在去离子水中混合均匀作为前驱体，氧化亚锡、硒粉与柠檬酸的质量比为1.2~2.0：1：2.5~13.5；

（2）将前驱体悬浮液负载在碳纤维布上，50℃干燥5h；

（3）将负载SnSe的碳纤维布在氩/氢保护气氛下煅烧，烧温度为600-900℃，煅烧时间为2-20h。

本发明提供的SnSe/碳纤维布柔性负极材料，具备以下有益效果：

（1）该法制备的SnSe/碳纤维布柔性负极材料实验步骤简单，通过高温煅烧制备SnSe/碳纤维布柔性负极材料；

（2）该电极材料以碳纤维布作为基体，能有效的提高材料的导电性与循环稳定性；

（3）该法制备的电极材料为无需粘结剂和导电剂，可以提高材料的能量密度；

（4）该法制备的电极材料具有良好的力学柔韧性。

本发明采用一种简单方法制备SnSe/碳纤维布柔性负极材料，该电极材料具有良好的力学柔韧性，作为锂离子电池负极材料表现出较高的比容量和较好的循环稳定性能。本发明以碳纤维布作为基体，将氧化亚锡、硒粉与柠檬酸在去离子水中混合均匀作为前驱体负载到碳纤维布上，经干燥后在氮气气氛中煅烧即得到SnSe/碳纤维布柔性负极材料。这种方法尚未见任何文献和专利报道。

附图说明

图1为本发明实施例1制备的SnSe/碳纤维布柔性负极材料的照片。

图2为本发明实施例1制备的SnSe/碳纤维布柔性负极材料的X-射线衍射（XRD）图谱。

图3为本发明实施例1制备的SnSe/碳纤维布柔性负极材料的扫描电镜照片(SEM)，其中a为放大500倍率的附图，b为放大2000倍率的附图。