[發明專利]一種多級結構四氧化二銻石墨烯復合材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202110258735.4
• 申請日: 2021-03-10
• 公開（公告）號: CN113044881B
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發明（設計）人: 黃劍鋒;雒甜蜜;郭玲;曹麗云;李嘉胤;許占位;馮永強;陳俊生
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: C01G30/00
• 分類號: C01G30/00;C01B32/205;H01M4/36;H01M4/48;H01M4/62;H01M10/054
• 代理公司: 西安眾和至成知識產權代理事務所(普通合伙) 61249
• 代理人: 艾慧康

本發明公開了一種多級結構四氧化二銻石墨烯復合材料及其制備方法和應用，制備方法通過簡單水熱法，對溶液PH進行調節，在混合溶液的PH＝3～6時，得到棒狀的四氧化二銻石墨烯復合材料；在混合溶液的PH＝7～9時，得到花狀的四氧化二銻石墨烯復合材料；在不同酸堿度下得到不同組裝方式的四氧化二銻石墨烯復合材料，不同組裝方式的Sb₂O₄/GO納米粉體比表面積各不相同，得到各種不同微觀形貌和電化學性能，制備的復合材料作為鈉離子電池負極材料具有較優的性能。

技術領域

本發明屬于電化學儲鈉領域，具體涉及一種多級結構四氧化二銻石墨烯復合材料及其制備方法和應用。

背景技術

鋰離子電池的成本問題，阻礙了鋰離子電池的大規模的研發和應用著新能源電動汽車行業的高速發展，儲能電池應用前景廣闊。鈉離子電池原材料的成本遠低于鋰離子電池，同時鈉的半電池電勢高于鋰，可進一步提高電池的安全性能。

鈉離子的電池負極材料為合金材料時，其電解質與負極材料的相容性有所提高，提高了鈉離子電池的存儲性能，同時，當鈉離子電池負極材料是合金材料時，可以減小由于鈉沉積導致的枝晶問題，進一步提高鈉離子電池安全性能和延長鈉離子電池使用壽命。

銻基金屬材料是一類理想的鈉離子負極材料，Sb有兩種最為常見的氧化物，它們分別是Sb₂O₃和Sb₂O₄。相關技術通過磁控濺射法合成了Sb₂O₄，并將其用于鈉離子電池領域。該法制備得到的Sb₂O₄可逆容量高達896mAh/g，同時循環性能也非常優異。

發明內容

為了解決現有技術中的問題，本發明提供了一種多級結構四氧化二銻石墨烯復合材料及其制備方法和應用，制備方法通過簡單水熱法，對溶液PH進行調節，在不同酸堿度下得到不同組裝方式的四氧化二銻石墨烯復合材料，制備的復合材料得到各種不同微觀形貌和電化學性能，作為鈉離子電池負極材料具有較優的性能。

為了實現以上目的，本發明提供了一種多級結構四氧化二銻石墨烯復合材料的制備方法，包括以下步驟：

1)將1～3mmol的酒石酸銻鉀加入50～70mL濃度為1～2mol/L均勻分散的氧化石墨烯水溶液中，并攪拌，得到混合溶液；

2)調節混合溶液的PH至3～9，然后在160～200℃下水熱反應8～20h，反應結束后冷卻至室溫，洗滌并分離沉淀，對沉淀進行冷凍干燥，在混合溶液的PH＝3～6時，得到棒狀的四氧化二銻石墨烯復合材料；在混合溶液的PH＝7～9時，得到花狀的四氧化二銻石墨烯復合材料。

優選地，所述步驟1)中攪拌速度為500～600r/min，攪拌時間為20～50min。

優選地，所述步驟2)中在混合溶液中滴加酸性溶液或堿性溶液調節PH，酸性溶液包括鹽酸、稀硫酸或乙酸，堿性溶液包括氨水、氫氧化鈉或氫氧化鉀。

優選地，所述步驟2)中酸性溶液的濃度為1～4mol/L，堿性溶液的濃度為1～4mol/L。

優選地，所述步驟2)中混合溶液裝入聚四氟乙烯內襯中，再裝入水熱釜放入均相反應儀中進行水熱反應。

優選地，所述步驟2)中聚四氟乙烯內襯的填充比為50％～70％。

優選地，所述步驟2)中沉淀在溫度為-40～50℃，壓強為20～30Mpa的條件下冷凍干燥12～18h。

優選地，所述步驟2)中洗滌采用蒸餾水和無水乙醇交替清洗。

本發明還提供了一種多級結構四氧化二銻石墨烯復合材料，采用上述的一種多級結構四氧化二銻石墨烯復合材料的制備方法制備得到。