[發明專利]二硒化錫/氧化錫-rGO納米復合負極材料及制備方法

有效

• 申請號: 202010038535.3
• 申請日: 2020-01-14
• 公開（公告）號: CN111180707B
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發明（設計）人: 喻萬景;安添輝;王杰;戴瓊雨;萬磊;劉凡;王朝磊;童匯;龔竹月
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/48;H01M4/58;H01M4/583;H01M10/0525;B82Y30/00
• 代理公司: 長沙大勝專利代理事務所(普通合伙) 43248
• 代理人: 陸僖

二硒化錫/氧化錫?rGO納米復合負極材料及制備方法，所述復合負極材料由片狀還原氧化石墨烯堆疊而成，片層之間嵌入片狀立方體型二硒化錫/氧化錫復合材料。所述制備方法包括以下步驟：（1）將錫源醇溶液滴入氧化石墨烯水溶液中，混合均勻，離心，沉淀經洗滌，冷凍干燥；（2）加入無水醇溶液中，攪拌均勻后，超聲分散，再加入硒源和還原劑，攪拌均勻后，置于密閉反應釜中，進行溶劑熱反應，隨爐冷卻至室溫，離心，沉淀經洗滌，干燥；（3）在惰性氣氛中，進行熱處理，即成。本發明復合負極材料所組裝的電池比容量高，循環性能好，倍率性能優異，結構穩定。本發明方法原材料綠色環保、成本低，工藝簡單，周期短，適宜于工業化生產。

技術領域

本發明涉及一種納米復合負極材料及制備方法，具體涉及一種二硒化錫/氧化錫-rGO納米復合負極材料及制備方法。

背景技術

現今，隨著社會的的迅速發展，人類所面臨的環境和能源問題日益突出。傳統化石燃料污染嚴重且面臨枯竭，開發綠色可持續能源愈發引人注目。然而，諸如太陽能、水能、風能等可再生清潔能源嚴重受氣候和地域的限制，存在供給連續性差、不穩定的問題，不利于高效利用。相匹配的能量存儲裝置便成為高效利用清潔能源的關鍵，而鋰離子電池作為一種可充放電的二次電池，因其一系列的優點是當下最重要的綠色能源之一。

鋰離子電池雖然已經大規模商業運用于便攜式設備，但是，負極材料作為可以直接決定電池性能的重要組成部分，仍然面臨一些挑戰。傳統石墨負極理論嵌鋰容量低（372mAh·g^-1），倍率放電性能差。因高可逆容量倍受關注的錫基負極材料，由于本征電導率低，充放電過程中較大的體積變化，阻礙了它的進一步發展。

Kai Chen等采用兩步水熱法并高溫固相硒化合成了SnSe/SnO₂@Gr復合材料，該復合材料的形貌為SnSe/SnO₂納米球均勻分散在氧化石墨烯納米片上，其作為鋰離子電池負極材料，在200mA·g^-1的電流密度下，循環200圈后，容量保持在810 mAh·g^-1（CHEN K,WANGX, et al. A new generation of high performance anode materials withsemiconductor heterojunction structure of SnSe/SnO2@Gr in lithium-ionbatteries [J].Chemical Engineering Journal, 2018, 347,552-562.）。但是，該方法的制備工藝太繁瑣，且電化學倍率性能不高（3200mA·g^-1電流密度下，放電比容量僅為225.3mAh/g）。

CN106784678A 公開了一種溶劑熱法制備花狀SnSe₂-rGO的方法，是用酒精為溶劑分散氧化石墨烯，水合肼和油胺為輔助溶劑控制形貌。雖然該方法工藝簡單，但是，對材料導電性的提升，以及充放電過程中的體積膨脹的緩解效果有限，電化學性能欠佳，且水合肼毒性劇烈，對人體危害大。

CN106058213A公開了一種二硒化錫/聚乙烯亞胺復合材料及其制備方法和應用，是用硼氫化鈉進行制備。雖然該方法工藝簡單，但是，單一材料沒有復相材料協同優勢，對材料導電性的提升以及充放電過程中體積膨脹的緩解效果有限，電化學性能欠佳，且硼氫化鈉毒性劇烈，對人體危害大。

CN105304878A公開了一種納米二硒化錫/石墨烯復合材料，是將二硒化錫顆粒生長于石墨烯片層間。但是，該復合材料大倍率充放電性能優勢不明顯，5A/g下的放電比容量低于200 mAh/g。

CN106450207A公開了一種錫化硒/氧化錫復合材料，是一種單純過渡金屬硫族化合物的復合材料，其導電性改善有限，限制了大倍率性能的提升。

CN107706404A公開了一種硒包覆二氧化錫/石墨烯納米復合材料，但是，該復合材料是采用高溫固相法進行硒包覆制備，因此無法得到均勻致密的包覆層，使得該復合材料應用于鈉電負極材料時，電化學性能欠佳。