[發明專利]多觸點核殼空腔結構鈉離子電池負極材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201810110551.1
• 申請日: 2018-02-05
• 公開（公告）號: CN108346789B
• 公開（公告）日: 2020-07-31
• 發明（設計）人: 陳堅;徐暉;秦立光
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/48;H01M4/62;H01M10/054;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 吳飛

1.一種多觸點核殼空腔結構鈉離子電池負極材料，其特征在于，該鈉離子電池負極材料為石墨烯/碳/二氧化錫核殼空腔結構納米復合材料，其中，核層為二氧化錫多孔納米球，外殼為石墨烯納米片，核層與外殼之間通過碳納米帶多觸點連接；

所述多觸點核殼空腔結構鈉離子電池負極材料的制備方法包括如下步驟：

(1)水熱法制備二氧化錫納米球；

(2)在二氧化錫納米球表面依次包覆一層二氧化硅和一層聚多巴胺；

(3)將步驟(2)所得產物與聚乙烯醇和氧化石墨烯水溶液共混，于50～70℃下連續攪拌8～12h，將攪拌均勻的溶液滴入模具中，冷凍成型后脫模、得到樣品，將樣品凍干后進行熱處理；

(4)將步驟(3)所得產物置于50～70℃的氫氧化鈉水溶液中劇烈攪拌8～12h，得到多觸點核殼空腔結構的石墨烯/碳/二氧化錫納米復合材料鈉離子電池負極材料。

2.根據權利要求1所述的多觸點核殼空腔結構鈉離子電池負極材料，其特征在于，步驟(1)中，將質量比為2:1～3:1的葡萄糖和錫酸鉀加入去離子水中，所得混合溶液超聲處理0.5～1.5h后裝入水熱反應釜中、密封、置于干燥箱中160～180℃下水熱反應4～8h，反應結束后將產物離心、洗凈后于60～80℃下真空干燥8～12h，然后將干燥后的樣品在空氣氛圍中于500～600℃下熱處理2～4h，得到二氧化錫納米球。

3.根據權利要求1所述的多觸點核殼空腔結構鈉離子電池負極材料，其特征在于，步驟(2)中，對所述二氧化錫納米球包覆的方法如下：

步驟2a，將二氧化錫納米球加入到體積比為1:4～1:2的水和乙醇混合溶液中，超聲處理1～2h后，加入濃氨水和正硅酸乙酯，連續攪拌8～12h，待反應結束后將產物離心，洗凈，得到二氧化錫/二氧化硅白色固體，置于60～80℃下真空干燥8～12h；

步驟2b，將步驟2a所得產物加入水中，超聲處理1～2h后，加入質量比為1:1～2:1的三羥甲基氨基甲烷和鹽酸多巴胺，連續攪拌20～24h，待反應結束后將產物離心，沉淀物洗凈、得到二氧化錫/二氧化硅/聚多巴胺褐色固體，置于60～80℃下真空干燥8～12h。

4.根據權利要求2或3所述的多觸點核殼空腔結構鈉離子電池負極材料，其特征在于，所述洗凈為采用去離子水和無水乙醇分別洗滌3次以上。

5.根據權利要求1所述的多觸點核殼空腔結構鈉離子電池負極材料，其特征在于，步驟(3)中，先將步驟(2)所得產物加入到體積比為2:3～3:2的水和乙醇混合溶液中，超聲處理0.5～1.5h，加入聚乙烯醇，然后加入濃度為1～3mg/mL的氧化石墨烯水溶液，超聲共混0.5～1.5h。

6.根據權利要求1所述的多觸點核殼空腔結構鈉離子電池負極材料，其特征在于，步驟(3)中，所述冷凍成型為用液氮將模具自上而下完全凍住，使樣品成型；其中，所述液氮冷凍時間為10min以上。

7.根據權利要求1所述的多觸點核殼空腔結構鈉離子電池負極材料，其特征在于，步驟(3)中，所述熱處理條件為：常壓下，在惰性氣氛中于300～400℃下熱處理1～3h。

8.根據權利要求7所述的多觸點核殼空腔結構鈉離子電池負極材料，其特征在于，將凍干后的樣品置于管式爐中進行熱處理，管式爐升溫速率為3～5℃/min，熱處理1～3后保溫2～4h。

9.根據權利要求1所述的多觸點核殼空腔結構鈉離子電池負極材料，其特征在于，步驟(4)中，將步驟(3)所得產物置于濃度為1～3mol/L的氫氧化鈉水溶液中，于50～70℃下連續攪拌8～12h，反應結束后抽濾，得到多觸點核殼空腔結構的石墨烯/碳/二氧化錫納米復合材料鈉離子電池負極材料。