[發(fā)明專利]一種SnSe/碳纖維布柔性負(fù)極材料及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710697912.2
• 申請(qǐng)日: 2017-08-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107482201A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-12-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陶華超;杜少林;張亞瓊;楊學(xué)林
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 三峽大學(xué)
• 主分類號(hào): H01M4/36
• 分類號(hào): H01M4/36;H01M4/58;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務(wù)所42103
• 代理人: 蔣悅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明公開(kāi)了一種SnSe/碳纖維布柔性負(fù)極材料及其制備方法，屬于電化學(xué)和新能源材料領(lǐng)域。

背景技術(shù)

錫基負(fù)極材料由于其較高的理論容量（990 mAh/g），已經(jīng)成為鋰離子電池領(lǐng)域內(nèi)的研究熱點(diǎn)。SnSe是一種Ⅳ-Ⅵ型化合物半導(dǎo)體，其結(jié)構(gòu)介于二維和三維之間，有利于增強(qiáng)鋰離子的傳輸速度。SnSe 較低的能隙寬度（0.9 eV）為其良好的導(dǎo)電性提供了理論依據(jù)，其作為鋰離子電池負(fù)極材料顯示出了巨大的潛能。張志安等人通過(guò)球磨法制備的SnSe/C復(fù)合材料作為鋰離子電池負(fù)極材料表現(xiàn)出了優(yōu)異的電化學(xué)性能，在500 mA/g的電流密度下循環(huán)200圈后其可逆容量仍有325 mAh/g （Electrochimica Acta, 2015, 9, 1296-1301）。這些研究進(jìn)一步證實(shí)了SnSe作為鋰離子電池負(fù)極材料的應(yīng)用價(jià)值。CN105633483A專利公開(kāi)了一種SnSe/Graphene復(fù)合材料復(fù)合材料制備方法。以水作為溶劑，SnCl₂·2H₂O作為原料，氧化石墨烯作為碳基體，采用水熱法預(yù)先制備SnO₂/Graphene復(fù)合材料，然后將SnO₂/Graphene復(fù)合材料與硒粉研磨混合均勻后，放置在真空管式爐中于煅燒，得到純相的SnSe/Graphene復(fù)合材料，該材料作為鈉離子電池負(fù)極材料顯示出較好的電化學(xué)性能。CN106744728A專利公開(kāi)了SnSe微米球的制備方法，將硒粉溶解在水合肼中，然后加入SnCl₂·2H₂O，攪拌、烘干后得到SnSe微米球。

碳纖維布具有較好的導(dǎo)電性與力學(xué)柔韌性，將SnSe活性材料負(fù)載在碳纖維上，可以避免粘結(jié)劑的加入，同時(shí)碳纖維也可以提供部分容量。結(jié)合SnSe高容量以及碳纖維高導(dǎo)電性及穩(wěn)定性的特點(diǎn)，將兩者結(jié)合能發(fā)揮各自作為電化學(xué)材料的優(yōu)勢(shì)。該法制備出的SnSe均勻地負(fù)載在碳纖維表面，碳纖維交聯(lián)在一起形成了穩(wěn)定的三維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，提高了材料的循環(huán)穩(wěn)定性與電子傳輸速度。此外，該電極材料為無(wú)粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑自支撐柔性電極材料，能進(jìn)一步提高材料的能量密度與彎曲條件下的電化學(xué)性能。

綜上分析，結(jié)合SnSe和柔性碳纖維布二者的優(yōu)勢(shì)，將二者有機(jī)結(jié)合在一起形成SnSe/碳纖維布柔性電極，該電極材料作為鋰離子電池負(fù)極材料具有較高的潛在應(yīng)用價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種SnSe/碳纖維布柔性負(fù)極材料的制備方法。該方法是將氧化亞錫、硒粉與檸檬酸在去離子水中混合均勻后負(fù)載到碳纖維布上，干燥后在氣氛爐中煅燒即得到SnSe/碳纖維布柔性負(fù)極材料。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種SnSe/碳纖維布柔性負(fù)極材料的制備方法，其具體工藝步驟如下：

（1）將氧化亞錫、硒粉與檸檬酸在去離子水中混合均勻作為前驅(qū)體，氧化亞錫、硒粉與檸檬酸的質(zhì)量比為1.2~2.0：1：2.5~13.5；

（2）將前驅(qū)體懸浮液負(fù)載在碳纖維布上，50℃干燥5h；

（3）將負(fù)載SnSe的碳纖維布在氬/氫保護(hù)氣氛下煅燒，燒溫度為600-900℃，煅燒時(shí)間為2-20h。

本發(fā)明提供的SnSe/碳纖維布柔性負(fù)極材料，具備以下有益效果：

（1）該法制備的SnSe/碳纖維布柔性負(fù)極材料實(shí)驗(yàn)步驟簡(jiǎn)單，通過(guò)高溫煅燒制備SnSe/碳纖維布柔性負(fù)極材料；

（2）該電極材料以碳纖維布作為基體，能有效的提高材料的導(dǎo)電性與循環(huán)穩(wěn)定性；

（3）該法制備的電極材料為無(wú)需粘結(jié)劑和導(dǎo)電劑，可以提高材料的能量密度；

（4）該法制備的電極材料具有良好的力學(xué)柔韌性。

本發(fā)明采用一種簡(jiǎn)單方法制備SnSe/碳纖維布柔性負(fù)極材料，該電極材料具有良好的力學(xué)柔韌性，作為鋰離子電池負(fù)極材料表現(xiàn)出較高的比容量和較好的循環(huán)穩(wěn)定性能。本發(fā)明以碳纖維布作為基體，將氧化亞錫、硒粉與檸檬酸在去離子水中混合均勻作為前驅(qū)體負(fù)載到碳纖維布上，經(jīng)干燥后在氮?dú)鈿夥罩徐褵吹玫絊nSe/碳纖維布柔性負(fù)極材料。這種方法尚未見(jiàn)任何文獻(xiàn)和專利報(bào)道。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1制備的SnSe/碳纖維布柔性負(fù)極材料的照片。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例1制備的SnSe/碳纖維布柔性負(fù)極材料的X-射線衍射（XRD）圖譜。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例1制備的SnSe/碳纖維布柔性負(fù)極材料的掃描電鏡照片(SEM)，其中a為放大500倍率的附圖，b為放大2000倍率的附圖。