[發(fā)明專利]一種銻基空心納米材料的制備方法及應(yīng)用

在審

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• 申請日: 2019-03-22
• 公開（公告）號: CN109817965A
• 公開（公告）日: 2019-05-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張文華;劉妍;周斌
• 申請（專利權(quán)）人: 中國工程物理研究院化工材料研究所
• 主分類號: H01M4/38
• 分類號: H01M4/38;H01M10/054;H01M10/0525;B22F9/24;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 四川省成都市天策商標(biāo)專利事務(wù)所 51213
• 代理人: 劉興亮

本發(fā)明公開了一種銻基空心納米材料的制備方法及應(yīng)用，制備方法包括以下步驟：將銅納米材料溶于溶劑中得到第一溶液，將SbCl₃溶于溶劑中得到第二溶液，將所述第一溶液與所述第二溶液混合，反應(yīng)一段時間后得到銻基空心納米材料，所述溶劑為二甲基亞砜、乙醇、異丙醇、甲苯或者正己烷中的任意一種。采用該方法制備得到的銻基空心納米材料可以作為負(fù)極材料應(yīng)用在鈉離子電池或鋰離子電池，其具有良好的倍率性能、超長的循環(huán)穩(wěn)定性和較高的比容量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鈉離子電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種銻基空心納米材料的制備方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)

近年來鈉離子電池在大規(guī)模儲能領(lǐng)域受到了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。電池性能強(qiáng)烈依賴于正極、負(fù)極、電解質(zhì)以及它們之間的兼容性。其中負(fù)極材料是鈉離子電池發(fā)展的關(guān)鍵因素。因此開發(fā)出用于可充電鈉離子電池的高性能負(fù)極材料迫在眉睫。金屬銻是很有潛力的鈉離子電池負(fù)極材料之一,其理論比容量高達(dá)660mAh/g。然而銻基材料在儲鈉后會發(fā)生嚴(yán)重的體積膨脹，造成銻基材料粉化，嚴(yán)重影響電池的穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述技術(shù)缺陷，本發(fā)明提供了一種銻基空心納米材料的制備方法及應(yīng)用，采用該方法制備得到的銻基空心納米材料可以作為負(fù)極材料應(yīng)用在鈉離子電池或鋰離子電池，其具有良好的倍率性能、超長的循環(huán)穩(wěn)定性和較高的比容量。

為了達(dá)到上述技術(shù)效果，本發(fā)明提供了一種銻基空心納米材料的制備方法，包括以下步驟：將銅納米材料溶于溶劑中得到第一溶液，將SbCl₃溶于溶劑中得到第二溶液，將所述第一溶液與所述第二溶液混合，反應(yīng)一段時間后得到銻基空心納米材料，所述溶劑為二甲基亞砜、乙醇、異丙醇、甲苯或者正己烷中的任意一種。

進(jìn)一步的技術(shù)方案為，所述銅納米材料的形狀為銅納米顆粒、銅納米線、銅納米管、銅納米錐或銅納米立方塊中的任意一種。

進(jìn)一步的技術(shù)方案為，所述銅納米顆粒的直徑為2-500nm，所述銅納米線的寬為2-500nm，長為1-1000μm；銅納米管的直徑為10-100nm，長為：1-1000μm；銅納米錐的尺寸底部直徑為50-150nm，尖端直徑為：10-45nm，長度為1-10μm；銅納米立方塊直徑為10-200nm。

進(jìn)一步的技術(shù)方案為，所述第一溶液的濃度為0.01-500mg/mL。

進(jìn)一步的技術(shù)方案為，所述第二溶液的配置方法為所述第二溶液的配置方法為將SbCl₃溶于所述溶劑中，然后加入0-1mol/L的四丁基四氟硼酸銨，得到第二溶液，所述第二溶液的濃度為0.001-5mol/L。

進(jìn)一步的技術(shù)方案為，所述空心納米材料中銅與銻的摩爾比為1:0.5-5。

進(jìn)一步的技術(shù)方案為，所述第一溶液與第二溶液的反應(yīng)時間大于五分鐘。

本發(fā)明還提供了一種銻基空心納米材料的應(yīng)用，將銻基空心納米材料用于鈉離子電池或鋰離子電池的負(fù)極材料。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：本發(fā)明將第一溶液和第二溶液混合后發(fā)生置換反應(yīng)，同時由于銅物種向外擴(kuò)散的速度快于銻向內(nèi)的擴(kuò)散速度從而形成管狀結(jié)構(gòu)，也就是所謂的Kirkendall效應(yīng)。所制備的空心結(jié)構(gòu)納米材料，可以有效緩沖材料的體積膨脹，從而提高電池的性能，將銻基空心納米材料作為負(fù)極材料應(yīng)用在鈉離子電池或鋰離子電池中，該類材料用作鈉離子或者鋰離子電池的負(fù)極材料時，具有良好的倍率性能、超長的循環(huán)穩(wěn)定性和較高的比容量。

附圖說明

圖1為銻納米管的X射線衍射譜圖；

圖2為銻納米管的透射電鏡圖；

圖3為銻納米管負(fù)極鈉離子電池的倍率性能示意圖；

圖4為銻納米管負(fù)極鈉離子電池的循環(huán)穩(wěn)定性示意圖。