一种碳布负载SiO制造技术

本发明专利技术公开了一种碳布负载SiO

【技术实现步骤摘要】
一种碳布负载SiO2包覆Sb2O5复合自支撑电极材料及其制备方法
本专利技术涉及新能源材料技术，具体涉及一种碳布负载SiO2包覆Sb2O5复合自支撑电极材料及其制备方法。
技术介绍
与传统电极制备相比，自支撑电极少了导电剂和粘结剂的添加，增加了活性物质的占比，降低了电解质与活性位点的接触电阻，避免了使用铜箔或铝箔作集流体，降低了成本。碳布作为其中的一类，其既具有织物的多孔性、柔韧性，又具有碳材料的导电性。作为锂/钠离子电池自支撑电极，不仅可以负载活性物质，也利于电解质的扩散，锂和钠离子的穿梭，是理想的电池柔性自支撑基底材料。目前，碳布负载活性物质作钠离子电池负极材料的相关报道中不仅有直接负载单组份活性物质的：如Sb2O3、TiO2、FeP、MoS2、MoO3、Ni3V2O8、等，也出现了负载并改性活性物质的如C/SnO2、FeS/C、TiO2/SnS2/N-C等。如HouX等人在SnO2/CC上分别采用溶剂热法和原子沉积法(ALD)合成出C/SnO2/CC和Al2O3/SnO2/CC两种复合材料，C/SnO2/CC作钠离子电池负极材料在电流密度134mA·g-1下，比容量达到501mAh·g-1；Al2O3/SnO2/CC作钠离子电池负极材料，比容量达到375mAh·g-1[SnO2CoatedCarbonClothwithSurfaceModificationasNa-ionBatteryAnode[J].NanoEnergy,2015,16:399-407.]。XiangWei等人用水热法与碳化法相结合，制备了C/FeS/CC钠离子电池柔性自支撑电极材料，在电流密度0.15C(91.35mA·g-1)下，循环100圈后，比容量保持在365mAh·g-1[FeS@ConCarbonClothasFlexibleElectrodeforBothLithiumandSodiumStorage[J].ACSAppliedMaterials&Interfaces,2015,7(50):27804-27809.]。由此可见，通过复合的方法的确实可以改善单一金属化合物作活性物质的电化学性能，然而复合过程中常常采用的是碳材料，而碳类本身固有比容量较低，对于提升复合材料比容量性质的能力是有限的，故有待开发出新的可用于复合的材料。研究发现复合物的形貌对钠离子电池的性能有很大的影响，而目前，对于在碳布上可控合成出具有特殊形貌SiO2包覆Sb2O5复合物作电池自支撑材料的报道还没有，因此，若能在碳布上可控合成出具有特殊形貌SiO2包覆Sb2O5复合物将对复合材料比容量性质提升具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种碳布负载SiO2包覆Sb2O5复合自支撑电极材料，及其制备方法。本专利技术的制备方法工艺简单，根据本专利技术的制备方法能够使所制备产物的形貌可控，将所制备碳布负载SiO2包覆Sb2O5复合自支撑电极材料应用到钠离子电池负极时能够表现出良好的电化学性能。本专利技术的目的通过以下技术方案来实现：一种碳布负载SiO2包覆Sb2O5复合自支撑电极材料的制备方法，具体步骤包括：步骤(1)：将0.57～0.9g三氯化锑和0.3～0.5g氢氧化钠加入到20～30mL的去离子水中，得反应前驱液A；步骤(2)：将0.25～1mL二氧化硅溶液加入到反应前驱液A中，得溶液B，将阳极氧化活化后的碳布置入溶液B中进行浸渍；步骤(3)：将步骤(2)中的溶液B及浸渍后的碳布一并转入反应容器内，于150～180℃条件下进行水热反应12～48h，反应结束后冷却至室温，取出碳布，清洗、烘干，得碳布负载SiO2包覆Sb2O5复合自支撑电极材料。进一步的，所述步骤(2)中二氧化硅溶液的质量浓度为30％，pH值为9.1。进一步的，所述步骤(2)中阳极氧化活化所用电解质为20～25g/L的磷酸二氢铵，阳极氧化电压为5V，阳极氧化时间为3～5min。进一步的，所述步骤(2)中碳布的浸渍时间为10～60min。进一步的，所述步骤(3)中的反应容器为均相反应仪，均相反应仪的转速为10r/min。根据上述任意一项所述制备方法制备所得的碳布负载SiO2包覆Sb2O5复合自支撑电极材料。相比于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术的制备方法通过简单的一步水热法在碳布上制备出SiO2包覆Sb2O5复合材料，制备得到产物形貌均一，制备方法简单，制备周期短，可重复性强，提高了复合材料的比容量，对于复合碳布柔性自支撑电极材料的制备具有重要的意义。根据本专利技术制备方法所得的碳布负载SiO2包覆Sb2O5复合自支撑电极材料，基于碳布为基底，碳布为活性材料提供了一个稳定的支撑结构电子传输途径，Sb2O5拥有高的理论储能比容量，更重要的是，SiO2纳米颗粒均匀的包覆在Sb2O5颗粒表面，起到物理限域的作用，这种限域作用可以有效抑制Sb2O5充放电中体积膨胀与收缩，进而防止Sb2O5脱落，提高其储能稳定性；独特的复合材料形貌利于电解液的浸润与保存，并加快电子的快速传输，提高其储钠等性能。因此，将本专利技术制备方法所得的碳布负载SiO2包覆Sb2O5复合自支撑电极材料应用到锂/钠离子电池负极时，能够表现出良好的电化学性能，且具有成本低、对环境友好、结构设计可控、良好的安全性等优点。附图说明图1为本专利技术实施例1所制备的碳布负载SiO2包覆Sb2O5复合自支撑电极材料的X-射线衍射图谱；图2为本专利技术实施例1所制备的碳布负载SiO2包覆Sb2O5复合自支撑电极材料的扫描电镜照片(低倍)；图3为本专利技术实施例1所制备的碳布负载SiO2包覆Sb2O5复合自支撑电极材料的扫描电镜照片(低倍)；图4为本专利技术实施例1所制备的碳布负载SiO2包覆Sb2O5复合自支撑电极材料的扫描电镜照片(高倍)；图5为本专利技术实施例1所制备的碳布负载SiO2包覆Sb2O5复合自支撑电极材料的透射电镜照片；图6为本专利技术实施例1所制备的碳布负载SiO2包覆Sb2O5复合自支撑锂离子电池电极材料的电化学循环性能图；图7为本专利技术实施例1所制备的碳布负载SiO2包覆Sb2O5复合自支撑钠离子电池电极材料的电化学循环性能图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细的描述。实施例1本专利技术的碳布负载SiO2包覆Sb2O5复合自支撑电极材料的制备方法，具体步骤为：步骤(1)：将0.57g三氯化锑和0.3g氢氧化钠加入到20mL的去离子水中，得反应前驱液A；步骤(2)：将质量浓度为30％，pH值为9.1的0.25mL二氧化硅溶液加入到反应前驱液A中，得溶液B，以20～25g/L的磷酸二氢铵作为电解质对碳布进行阳极氧化活化处理，阳极氧化电压为5V，阳极氧化时间为3～5min，将阳极氧化活化后的碳布置入溶液B中进行浸渍10min；步骤(3)：将步骤(2)中的溶液B及浸渍后的碳布一并转入反应器内，反应器优选为均相反本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳布负载SiO

【技术特征摘要】
1.一种碳布负载SiO2包覆Sb2O5复合自支撑电极材料的制备方法，其特征在于，具体步骤包括：
步骤(1)：将0.57～0.9g三氯化锑和0.3～0.5g氢氧化钠加入到20～30mL的去离子水中，得反应前驱液A；
步骤(2)：将0.25～1mL二氧化硅溶液加入到反应前驱液A中，得溶液B，将阳极氧化活化后的碳布置入溶液B中进行浸渍；
步骤(3)：将步骤(2)中的溶液B及浸渍后的碳布一并转入反应容器内，于150～180℃条件下进行水热反应12～48h，反应结束后冷却至室温，取出碳布，清洗、烘干，得碳布负载SiO2包覆Sb2O5复合自支撑电极材料。


2.根据权利要求1所述的碳布负载SiO2包覆Sb2O5复合自支撑电极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中二氧化硅溶液的质量浓度为30％，pH...

【专利技术属性】
技术研发人员：费杰，王娜，黄剑锋，曹丽云，许占位，李嘉胤，郑欣慧，李盟，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61