[發(fā)明專利]一種碳布負(fù)載花狀Sb2

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010940396.3
• 申請日: 2020-09-09
• 公開（公告）號: CN112038607B
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 費杰;王娜;黃劍鋒;曹麗云;許占位;李嘉胤;鄭欣慧;楊甜
• 申請（專利權(quán)）人: 陜西科技大學(xué)
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/48;H01M4/62;H01M10/054
• 代理公司: 西安眾和至成知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61249
• 代理人: 張美松

本發(fā)明公開了一種碳布負(fù)載花狀Sb₂O₄@多面體Sb₂O₅復(fù)合自支撐電極材料及其制備方法，本發(fā)明的制備方法具體步驟包括：1)：將單層氧化石墨烯置于去離子水或去離子水與無水乙醇的混合液中并超聲震蕩得溶液A；2)：將三氯化銻加入到步驟1)所得的的溶液A中，并調(diào)節(jié)pH，繼續(xù)攪拌形成反應(yīng)前驅(qū)體，將陽極氧化活化后的碳布置于反應(yīng)前驅(qū)體中浸漬；3)：將步驟2)的碳布與反應(yīng)前驅(qū)體一并轉(zhuǎn)入反應(yīng)器內(nèi)，在150～180℃條件下進行水熱反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫取出碳布，清洗并烘干，得碳布負(fù)載花狀Sb₂O₄@多面體Sb₂O₅復(fù)合自支撐電極材料。本發(fā)明的制備方法簡單，制備周期短，可重復(fù)性高，所制備的產(chǎn)物電化學(xué)性能良好，且成本低、對環(huán)境友好、結(jié)構(gòu)設(shè)計可控等優(yōu)點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及新能源材料技術(shù)，具體涉及一種碳布負(fù)載花狀Sb₂O₄@多面體Sb₂O₅復(fù)合自支撐電極材料及其制備方法。

背景技術(shù)

在電池領(lǐng)域的研究中，由于鈉資源的廣泛可用性和低成本，鈉離子電池被認(rèn)為是將來最有可能替代鋰離子電池的產(chǎn)品。隨著柔性和可穿戴電子設(shè)備的開發(fā)與發(fā)展，柔性自支撐鈉離子電池電極材料的研究得到更多的關(guān)注。碳布是一種商用機織物，由于其具有高導(dǎo)電性、多孔網(wǎng)絡(luò)、大表面積、良好的機械柔韌性和強度等優(yōu)點，被認(rèn)為是制作柔性電極的優(yōu)良基材。因此，基于碳布所制備的無粘結(jié)劑、無添加劑和無集電極的柔性電極具有良好的儲鈉性能。近年來，研究人員利用各種活性物質(zhì)如Sb₂O₃、SnS₂、TiO₂等，在碳布表面直接生長，制備電極材料。

而對于在碳布基底上開發(fā)出高比容量，具有合適的氧化還原電壓、快速的電化學(xué)動力學(xué)和環(huán)境友好的活性鈉離子電池負(fù)極活性材料仍是研究者們所要攻關(guān)的難點。在以往的研究中，碳材料、金屬單質(zhì)和金屬化合物為三類主要的鈉離子電池負(fù)極材料研究對象，為了解決金屬單質(zhì)和金屬化合物作鈉離子電池負(fù)極材料在循環(huán)過程中出現(xiàn)的體積膨脹問題，往往考慮到制備復(fù)合材料，常用于復(fù)合的材料為碳類和金屬單質(zhì)，如Dongsheng Li等采用微波輔助還原法制備了Sb₂O₃/還原氧化石墨烯（RGO）復(fù)合材料，并對其作為鈉離子電池負(fù)極材料進行了研究。實驗結(jié)果表明，通過優(yōu)化RGO含量，在電流密度為100 mAg^-1的條件下，經(jīng)過50次恒電流充放電循環(huán)后，復(fù)合材料的最大比容量達(dá)到503 mAhg^-1；Sb₂O₃與RGO的協(xié)同作用也使復(fù)合材料具有優(yōu)良的比容量。JunPan 等通過在空氣中氧化Sb納米晶成功地合成了Sb/Sb₂O₃多孔納米復(fù)合材料，由于Sb良好的電導(dǎo)率改善了Sb₂O₃的循環(huán)穩(wěn)定性，特別是在0.02–1.5 v的電壓窗口內(nèi)，在0.66 Ag^–1下進行180次循環(huán)后，其可逆容量保持在540 mAhg^–1。

由此可見，雖然碳類和金屬單質(zhì)具有良好的導(dǎo)電性和循環(huán)穩(wěn)定性，但碳類本身固有比容量較低，金屬單質(zhì)在電池充放電中存在嚴(yán)重的體積膨脹，故有待開發(fā)出新的可用于復(fù)合的材料。對于在碳布上可控合成出具有特殊形貌Sb₂O₄@Sb₂O₅復(fù)合物作鈉離子電池的的報道還沒有。另外，研究發(fā)現(xiàn)復(fù)合物的形貌對鈉離子電池的性能有很大的影響，因此，在碳布上可控合成出具有特殊形貌Sb₂O₄@Sb₂O₅復(fù)合物具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容