[发明专利]一种介孔碳包覆SnS2

说明书

本发明涉及钠离子电池负极材料技术领域，且公开了一种介孔碳包覆SnS₂的钠离子电池负极材料，包括以下配方原料：三聚氰胺、对二苯甲醛、表面活性剂、硼酸、SnS₂负载氧化石墨烯。该一种介孔碳包覆SnS₂的钠离子电池负极材料，二乙醇胺接枝改性后的氧化石墨烯具有很强的极性和化学亲和性，使纳米SnO₂均匀紧密地附着到氧化石墨烯巨大的比表面上，热裂解氢化和硫化，使SnS₂均匀的分散和负载氧化石墨烯上，避免了SnS₂的团聚和结块，同时使SnS₂牢牢地固定在石墨烯片层，硼掺杂介孔碳增加了表面上的缺陷和活性位点，在内部形成丰富的孔隙结构，为钠离子的传输提供了传输通道，同时避免了SnS₂以及产生多硫化物溶解到电解液中。

技术领域

本发明涉及钠离子电池负极材料技术领域，具体为一种介孔碳包覆SnS₂的钠离子电池负极材料及其制法。

背景技术

钠离子电池是一种可充电的二次电池，其工作原理与锂离子电池工作原理相似，主要依靠钠离子在正极和负极之间移动来工作，钠离子电池使用的电极材料主要是钠盐，由于钠离子比锂离子更大，所以对重量和能量密度要求不高时，钠离子电池是一种理想的替代品，与锂离子电池相比，钠离子电池具有很多优点如钠盐原材料储量丰富，价格低廉；由于钠盐特性，允许使用低浓度电解液来降低成本；钠离子不与铝形成合金，负极可采用铝箔作为集流体来节约成本；钠离子电池无过放电特性，允许钠离子电池放电到零伏。

目前的钠离子电池负极材料主要有碳基材料如炭黑、碳纤维、石墨烯等；过渡金属氧化物如氧化锡、氧化锑等、过渡金属硫化物如二硫化钛、二硫化钼等，其中SnS₂具有相对较弱的Sn-S键，在反应动力学上可以更加地进行嵌钠和脱钠反应，SnS₂类负极材料表现出良好的电化学循环可逆性和库伦效率，但是SnS₂负极材料的电子和离子导电性较差，抑制了电荷和钠离子的传输和扩散，并且SnS₂在充放电过程中生成的多硫化物溶液被电解液溶解，导致电极材料基体损耗甚至分解，降低了负极材料的比电容和可逆容量。

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种介孔碳包覆SnS₂的钠离子电池负极材料及其制法，解决了SnS₂负极材料的电子和离子导电性较差的问题，同时解决了SnS₂在充放电过程中生成的多硫化物溶液被电解液溶解，导致电极材料基体损耗甚至分解的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种介孔碳包覆SnS₂的钠离子电池负极材料，包括以下按重量份数计的配方原料：24-32份三聚氰胺、6-8份对二苯甲醛、1-2份表面活性剂、15-22份硼酸、34-54份SnS₂负载氧化石墨烯。

优选的，所述表面活性剂泊洛沙姆。

优选的，所述SnS₂负载氧化石墨烯制备方法包括以下步骤：

(1)向反应瓶中加入蒸馏水、氧化石墨烯和二乙醇胺，再加入氢氧化钠调节溶液pH至13-14，搅拌均匀后，将反应瓶置于超声分散仪中，在50-70℃下进行超声分散处理1-2h，将溶液转移进聚四氟乙烯反应釜中，并置于反应釜加热箱中，加热至140-160℃，反应4-6h，将溶液真空干燥除去溶剂，使用蒸馏水洗涤固体产物，制备得到二乙醇胺接枝的氧化石墨烯。