[發(fā)明專利]一種石墨烯-納米TiO2

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010783022.5
• 申請日: 2020-08-06
• 公開（公告）號: CN111883762A
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄧新峰
• 申請（專利權(quán)）人: 鄧新峰
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/48;H01M4/62;H01M10/054
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明涉及鈉離子電池領(lǐng)域，且公開了一種石墨烯?納米TiO₂修飾多孔SnO₂的鈉離子電池負(fù)極材料，多孔SnO₂空心微球具有獨特的孔隙結(jié)構(gòu)和空心結(jié)構(gòu)，縮短了鈉離子的傳輸路徑，促進(jìn)了鈉離子的脫嵌過程，納米TiO₂均勻生長在多孔SnO₂空心微球的孔隙結(jié)構(gòu)中，形成穩(wěn)定的殼?核結(jié)構(gòu)，通過鑲嵌和支撐作用，可以保證多孔SnO₂空心微球結(jié)構(gòu)完整性和穩(wěn)定性，多孔氮摻雜石墨烯納米片將殼核結(jié)構(gòu)的納米TiO₂修飾多孔SnO₂完整的包覆，進(jìn)一步增強多孔SnO₂空心微球的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，多孔氮摻雜石墨烯納米片具有優(yōu)異的導(dǎo)電性，在SnO₂空心微球外層形成三維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，促進(jìn)了電子和鈉離子的傳輸和擴散，表現(xiàn)出優(yōu)異的倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鈉離子電池領(lǐng)域，具體為一種石墨烯-納米TiO₂修飾多孔SnO₂的鈉離子電池負(fù)極材料。

背景技術(shù)

鈉離子電池是一種新型高效的二次電池，與商業(yè)化鋰離子電池相比，鈉離子電池具有以下優(yōu)優(yōu)點：鈉資源儲量豐富，價格低廉，原料成本低；鈉鹽的電導(dǎo)率較高，可以選用低濃度的電解質(zhì)，進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本；鈉離子電池沒有過放電特性，可以放電至0V；鈉離子在電池充放電的過程中很難發(fā)生合金化反應(yīng)，可以使用銅箔用作負(fù)極集流體，不僅可以降低成本，還能減電池的輕質(zhì)量，因此鈉離子電池具有鈉資源豐富、成本低廉、安全性能良好以及綠色無污染等優(yōu)點，在儲能系統(tǒng)中具有廣闊的發(fā)展前景。

目前的鈉離子電池負(fù)極材料主要有石墨類碳材料、如石墨碳、多孔碳材料等；鈦基化合物，如TiO₂、Na₂Ti₃O₇等；合金負(fù)極材料，如NaSi合金、NaSn合金等；過渡金屬化合物，如Fe₂O₃、Sn₄P₃、FeSe₂等，其中SnO₂具有儲量豐富，成本低廉和理論容量較高等特點，是一種極具發(fā)展?jié)摿Φ拟c離子電池負(fù)極材料，但是SnO₂的導(dǎo)電性能較差，并且在充放電過程中，由于持續(xù)的脫鈉和嵌鈉，導(dǎo)致體積膨脹而產(chǎn)生的較大內(nèi)應(yīng)力，使得電極結(jié)構(gòu)發(fā)生坍塌和粉化，嚴(yán)重影響了SnO₂負(fù)極材料的倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性能。

(一)解決的技術(shù)問題

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種石墨烯-納米TiO₂修飾多孔SnO₂的鈉離子電池負(fù)極材料，解決了SnO₂負(fù)極材料的循環(huán)穩(wěn)定性能較差的問題。

(二)技術(shù)方案

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種石墨烯-納米TiO₂修飾多孔SnO₂的鈉離子電池負(fù)極材料，所述石墨烯-納米TiO₂修飾多孔SnO₂的鈉離子電池負(fù)極材料制備方法包括以下步驟：

(1)向反應(yīng)瓶中加入體積比為150-200:100的蒸餾水和乙醇混合溶劑，加入質(zhì)量比為100:120-150的錫酸鉀和尿素，攪拌均勻后，將溶液倒入水熱反應(yīng)釜，并置于反應(yīng)裝置中，加熱至180-200℃，反應(yīng)10-20h，過濾掉溶劑，使用蒸餾水和乙醇洗滌產(chǎn)物并干燥，制備得到多孔SnO₂空心微球。