[发明专利]一种硒化锡/少层石墨烯复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种硒化锡/少层石墨烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：将锡粉、硒粉和膨胀石墨加入球磨罐中混合后，得到混合粉末；采用介质阻挡放电等离子体辅助高能球磨法进行球磨，得到所述硒化锡/少层石墨烯复合材料；所述锡粉和硒粉的摩尔比为1:1；所述混合粉末中膨胀石墨的质量分数为10％～70％；所述球磨时间为10h～30h。本发明还公开了上述硒化锡/少层石墨烯复合材料及其应用。本发明的硒化锡/少层石墨烯复合材料具有高容量和优异的循环性能和倍率性能。本发明制备方法简单，成本低，易于大规模生产。

技术领域

本发明涉及锂/钠离子电池负极材料，特别涉及一种硒化锡/少层石墨烯复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

锂离子电池由于具有能量密度大，循环寿命长等优点，被广泛用作包括手机、笔记本电脑、数码相机的各种电子产品的工作电源，以及包括电动车的移动式装备的动力电池。伴随着锂离子电池的广泛应用，一方面，人们对于锂离子电池的性能提出了更高的要求，包括更高的容量、更大的功率、更长的循环寿命等需求。目前，商业化广泛使用的锂离子电池负极材料主要是石墨碳材料，其理论比容量较低，不能满足高容量、大功率、长寿命的二次电池的发展需求，因此，开发和研究容量高的负极材料是推动锂离子电池进一步发展的关键。另一方面，全球锂资源并不丰富，且成本较高，这很大程度上制约着锂离子电池大规模应用。相比锂资源而言，钠资源十分丰富，成本较低，且二者为同一主族元素，化学性质相近，因此用钠替代锂开发钠离子电池具有非常广阔的应用前景。然而，由于钠离子具有更大的离子半径，商业化锂离子负极石墨材料很难嵌入钠离子，严重制约着钠离子电池的发展。

硒化锡由于具有较高的脱嵌锂/钠理论比容量，近年来得到了广泛关注。但单一的硒化锡作为锂/钠离子电极负极材料，在脱嵌锂/钠过程中会产生巨大的体积膨胀，导致电极材料的粉化，使电极材料从集流体上脱落，影响材料的电化学性能。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点与不足，本发明的目的在于提供一种制备工艺简单、性能优异的硒化锡/少层石墨烯复合材料的制备方法，制备得到的硒化锡/少层石墨烯复合材料具有高容量和优异的循环性能和倍率性能，特别适合作为锂/钠离子电池的负极材料。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种硒化锡/少层石墨烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：将锡粉、硒粉和膨胀石墨加入球磨罐中混合后，得到混合粉末；采用介质阻挡放电等离子体辅助高能球磨法进行球磨，得到所述硒化锡/少层石墨烯复合材料；

所述锡粉和硒粉的摩尔比为1:1；所述混合粉末中膨胀石墨的质量分数为10％～70％。

所述采用介质阻挡放电等离子体辅助高能球磨法，具体为：

(1)安装好球磨罐的前盖板和电极棒，并把前盖板和电极棒内的铁芯分别与等离子体电源的正负极相连，其中，电极棒内的铁芯接等离子体电源的正极，前盖板接等离子体电源的负极；

(2)在球磨罐中装入磨球和锡粉、硒粉和膨胀石墨的混合粉末；

(3)通过真空阀对球磨罐抽真空，然后充入放电气体介质，使球磨罐内的压力值达到0.01-1.0Mpa；

(4)接通等离子体电源，设置等离子体电源电压为15KV，电流为0.25A，放电频率60KHz，启动驱动电机带动激振块，使机架及固定在机架上的球磨罐同时振动，进行介质阻挡放电等离子辅助高能球磨；所述激振块采用双振幅7mm，电机转速960r/min。

所述球磨的时间为10h～30h。

所述磨球和混合粉末的质量比为20:1～100:1。

所述介质阻挡放电等离子体辅助高能球磨法采用的放电气体介质为惰性气体。