[發明專利]一種ZnSnO3

有效

• 申請號: 202110894134.2
• 申請日: 2021-08-05
• 公開（公告）號: CN113697846B
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 余佳閣;余鏈;操京峰;丁瑜;王鋒;楊雄;王麗
• 申請（專利權）人: 湖北工程學院
• 主分類號: H01M4/485
• 分類號: H01M4/485;C01G19/00;C01G19/02;B82Y30/00;B82Y40/00;H01M10/054
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所(普通合伙) 42001
• 代理人: 陳玲玲

本發明屬于鈉離子電池技術領域，具體公開了一種ZnSnO₃納米棒材料的制備方法及其儲能應用。本發明采用微波水熱法制備得到了ZnSnO₃納米棒材料，具體方法為：將氫氧化鈉、錫源和鋅源在冰浴條件下混合，然后在一定的微波水熱條件下得到前驅體ZnSn(OH)₆，再將所得前驅體ZnSn(OH)₆置于管式爐中，在惰性氣氛保護下，升溫至300?600℃，保溫2?10h，得到ZnSnO₃納米棒材料。該ZnSnO₃納米棒材料應用于鈉離子電池負極材料時，具有容量高、循環穩定性能好的特點，該材料在0.1 A·g^?1的電流密度下，電化學性能穩定，循環100周后，比容量仍保持在430 mAh·g^?1，庫倫效率接近100%。

技術領域

本發明屬于鈉離子電池技術領域，具體涉及一種ZnSnO₃納米棒材料的制備方法及其儲能應用。

背景技術

鋅錫氧化物復合材料具有理論容量高(1317mA·h/g)，電導率高(2.5×10²S /cm)，工作電位低，來源豐富，價格低廉等諸多優勢，是一種很有前景的鈉離子電池電極材料。

目前，常規制備鋅錫氧復合材料的方法為水熱法，通過這種方法得到的樣品形貌為立方體顆粒結構，顆粒較大，而且容易造成團聚。應用于鈉離子電池負極材料時，這種材料存在體積膨脹大、與粘結劑、導電劑結合差等問題，導致循環穩定性差、可逆容量衰減快。

發明內容

針對上述現有技術存在的不足，本發明的目的在于提供一種ZnSnO₃納米棒材料的制備方法及其儲能應用。本發明采用微波水熱法成功得到了棒狀ZnSnO₃納米材料，該種形貌的ZnSnO₃材料還未見報道。棒狀ZnSnO₃材料具有形貌均勻、尺寸較小的特點，應用于鈉離子電池負極材料時，具有極好的可逆容量和循環穩定性能。

為了實現上述目的，本發明采取以下技術方案：

一種ZnSnO₃納米棒材料的制備方法，包括以下步驟：

S1、將氫氧化鈉和錫源溶于水中，在冰浴條件下攪拌0.5-1h，隨后在繼續攪拌條件下將鋅源水溶液緩慢滳加至反應器中，滴畢，將上述混合溶液繼續在冰浴條件下攪拌12-24h后，再將其轉移至微波反應器中，設置功率為100-1000W，升溫至110-300℃，保溫2-20h，得渾濁液，將渾濁液采用離心的方式，經去離子水、無水乙醇洗滌，60-80℃下干燥12-24h后，得到前驅體ZnSn(OH)₆；

S2、將S1所得前驅體ZnSn(OH)₆置于管式爐中，在惰性氣氛(例如氮氣等) 保護下，以2-20℃/min的升溫速率升溫至300-600℃，保溫2-10h，得到ZnSnO₃材料。

進一步，S2所得ZnSnO₃材料為納米棒狀，該納米棒的直徑為3～5nm。

進一步，所述錫源為二氧化錫、四氯化錫、錫酸鈉中的至少一種；優選的，錫源為四氯化錫。

進一步，所述鋅源為硫酸鋅、氯化鋅、碳酸鋅、硝酸鋅、草酸鋅中的至少一種；優選的，鋅源為硫酸鋅。

優選的，所述錫源為四氯化錫(SnCl₄·5H₂O)，所述鋅源為硫酸鋅 (ZnSO₄·7H₂O)；四氯化錫、硫酸鋅和氫氧化鈉的純度不低于化學純。

進一步，所述錫源：鋅源的摩爾比為1：1。

進一步，所述鋅源水溶液的濃度為0.1-0.5mol/L；優選的，鋅源水溶液的濃度為0.18mol/L。