[发明专利]一种制备钠离子电池用石墨烯负载锑纳米管负极材料的方法及其应用

说明书

一种制备钠离子电池用石墨烯负载锑纳米管负极材料的方法及其应用，制备方法包括：将一定摩尔量的硫化钠溶解在乙二醇中得到溶液A；将一定摩尔量的氯化锑溶解在乙二醇中得到溶液B；在B溶液中逐滴加入A溶液中并搅拌，得到溶液C；将一定浓度的石墨烯分散液加入到溶液C中并转移到聚四氟乙烯内衬的高压釜中，一定温度下保持一定时间后得到合成产物D；将溶剂热合成产物D经过10000rpm离心分离，去离子水和乙醇洗涤，85℃烘干12h后得到产物E；产物E在H₂与Ar混合气氛中在特定温度下退火一定时间后得到石墨烯负载锑纳米管复合材料，本发明具有具有循环比容量高，库伦效率高，循环性能稳定的优势。

技术领域

本发明涉及电池材料技术领域，特别涉及一种制备钠离子电池用石墨烯负载锑纳米管负极材料的方法及其应用。

背景技术

随着电池产业快速发展，锂离子电池的劣势逐渐明显，锂资源储量有限且已无法满足人们日益增长的能源需求，而钠离子电池由于具有成本低、储量丰富、分布广泛的特点，将逐渐成为锂离子电池的理想替代者。

电池技术是电动汽车大力推广和发展的门槛，而目前的电池产业正处于铅酸电池和传统锂电池发展均遇瓶颈的时刻，石墨烯储能设备研制成功后，将为电池产业及电动车产业带来新的变革。

石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，具有超高强度，极强的导热性，导热系数高达5300W/m·k，高于碳纳米管和金刚石，导电性极强，常温下其电子迁移率超过 15000cm2/V·s，比碳纳米管和硅晶体高，而电阻率只有约8～10Ω，比铜或银更低，是电阻率最小的材料，从生产角度看，作为石墨烯生产原料的石墨在我国储量丰富，价格低廉，使我国在石墨烯研究上具有独特优势。

金属锑由于其具有较高的理论容量(660mAh/g),独特的折叠层结构，小极化电压和适中的工作电压的特点，可作为钠离子电池的负极材料。但是锑在充放电过程中体积变化较大，电极稳定性差，易造成颗粒粉化并降低容量。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种制备钠离子电池用石墨烯负载锑纳米管负极材料的方法及其应用，石墨烯负载锑纳米管复合材料具有优异的储钠性能，作为钠离子电池负极材料，具有循环比容量高，库伦效率高，循环性能稳定的优势。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种制备钠离子电池用石墨烯负载锑纳米管负极材料的方法，包括以下步骤：

步骤一：

将一定摩尔量的硫化钠溶解在乙二醇中得到前驱体溶液A；

步骤二：

将一定摩尔量氯化锑溶解在乙二醇中得到前驱体溶液B；

步骤三：

在前驱体溶液B中逐滴加入前驱体溶液A中并搅拌，得到溶液C，所述硫化钠与氯化锑的摩尔比为1～3:3；

步骤四：

将一定浓度的石墨烯分散液加入到溶液C中并转移到聚四氟乙烯内衬的高压釜中，120℃保持3h后得到合成产物D；

步骤五：

将溶剂热合成产物D经过10000rpm离心分离，去离子水和乙醇洗涤，85℃烘干12h后得到产物E；

步骤六：

产物E在H₂与Ar混合气氛中在350℃温度下退火12h得到石墨烯负载锑纳米管复合材料。

所述步骤四中石墨烯为石墨烯分散液，浓度为0.5～2mg/ml。

所述的步骤四溶液C与石墨烯的质量比为20:1。