一种快充型长循环SnO2@C纳米笼负极材料的制备方法及其应用技术

本申请提供了一种快充型长循环SnO2@C纳米笼负极材料的制备方法及其应用，具体制备过程如下：将一定比例硫酸锌、锡酸钠溶解于去离子水中，通过共沉淀法制备六羟基锡酸锌前驱体；将六羟基锡酸锌分散于Tris缓冲溶液中，加入一定量的盐酸多巴胺进行包覆，离心获得分离物；将所得分离物置于管式炉中氩气气氛下煅烧；将煅烧产物置于一定浓度盐酸中刻蚀，得到SnO2@NC纳米复合材料。本发明专利技术中制备的一种快充型长循环SnO2@C纳米笼负极材料具有良好的循环稳定性，优异的倍率性能和高的放电比容量。量。量。

【技术实现步骤摘要】
一种快充型长循环SnO2@C纳米笼负极材料的制备方法及其应用


[0001]本申请涉及锂离子/钠离子电池电极材料制备领域，具体提供一种快充型长循环SnO2@C纳米笼负极材料的制备方法及其应用。

技术介绍

[0002]钠元素与锂为同一主族元素，化学性质相似。相比于Li，Na在地壳中的储量是Li储量的450倍，价格则只有Li的1/33，同时钠离子电池具有可媲美锂离子电池的能量密度。因此钠离子电池是代替锂离子电池最有前景的储能系统之一。如今钠离子电池以其显著的优势广泛应用于大功率电动汽车、大规模储能电站和智能电网等领域发展中。因此，对钠离子电池的性能需求日益增加。而负极的电极材料作为钠离子电池最重要的组成，其结构和性质决定了钠离子电池的容量、安全性、倍率性能和循环稳定性等核心指标。因此，亟需开发出满足高能量、快充型、高稳定性和安全性要求的新型钠离子电池电极材料。
[0003]二氧化锡基负极材料具有高的储钠容量(钠：1378mAh g
‑1)、低的电压平台、安全便宜等优点，有望实现商业化的负极材料。但是二氧化锡基材料在充放电过程会发生巨大的体积变化，导致其循环性能和可逆容量降低。目前，为改善二氧化锡基材料的电化学性能，主要是将纳米级二氧化锡颗粒负载在碳基材料中。尽管这种方法能在一定程度上缓解二氧化锡基复合材料在充放电过程中产生的体积变化，但无法解决电极材料在高倍率充放电下，保持稳定的循环性能和高的放电容量等问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对目前二氧化锡基负极材料存在的问题，本申请的第一方面提供了一种快充型长循环SnO2@C纳米笼负极材料的制备方法。
[0005]本专利技术是通过以下步骤实现：
[0006]按摩尔比为1：0.75
‑
1.5称取硫酸锌和锡酸钠，分别溶解于40
‑
100mL去离子水中，而后将两溶液混合，搅拌5h后，将混合溶液离心分离，置于鼓风干燥箱70℃进行烘干。取0.1
‑
0.2g烘干样品分散于Tris缓冲溶液中，加入0.05
‑
0.2g盐酸多巴胺进行6
‑
20h的反应，离心获得分离物；随后将产物置于管式炉中，在氩气气氛下热处理，升温速率为1
‑
8℃/min，热处理温度为350
‑
800℃，保温时间2
‑
8h，最后将热处理产物置于0.5
‑
3M HCl中刻蚀4
‑
8h从而得到碳纳米笼负载二氧化锡纳米复合材料。
[0007]本申请中M表示mol/L。
[0008]本申请的第二方面还提供一种快充型长循环SnO2@C纳米笼负极材料在锂离子/钠离子电池中的应用。
[0009]本专利技术提供的快充型长循环SnO2@C纳米笼负极材料的制备方法，所制备的复合材料中二氧化锡纳米颗粒被封装在碳纳米笼的内部，在长循环充放电过程中有效缓解二氧化锡颗粒在充放电过程中产生的体积变化，保证了复合材料的结构稳定性，同时碳层缩短了
钠离子和电子的扩散距离，从而提高其在大电流充放电的倍率性能。相比于其他合成方法，具有能耗低，制备成本低廉，可规模化生产，对环境无污染的优点，并且所制备的复合材料作为钠离子负极材料表现出优异的倍率性能，良好的循环稳定性和高的放电比容量。本专利技术制备过程简单，能耗低，制备成本低廉，可规模化生产，对环境无污染，有望在商业化上得到广泛应用。
附图说明
[0010]图1是本申请实例1、2所制备的快充型长循环SnO2@C纳米笼负极材料以及对比例1所制备的SnO2的X射线衍射(XRD)图谱；
[0011]图2是本申请实例1所制备的快充型长循环SnO2@C纳米笼负极材料的扫描电镜及透射电镜(SEM、TEM)图；
[0012]图3是本申请实施例2所制备的快充型长循环SnO2@C纳米笼负极材料的扫描电镜(SEM)图；
[0013]图4是本申请对比例1所制备的SnO2的扫描电镜(SEM)图；
[0014]图5本申请实例1、2所制备的快充型长循环SnO2@C纳米笼负极材料以及对比例1所制备的SnO2的倍率性能图；
[0015]图6是本申请实例1、2所制备的快充型长循环SnO2@C纳米笼负极材料以及对比例1所制备的SnO2在0.2Ag
‑1小电流密度循环充放电图；
[0016]图7是本申请实例1所制备的快充型长循环SnO2@C纳米笼负极材料在2Ag
‑1大电流密度循环充放电图；
[0017]图8是本申请实例1所制备的快充型长循环SnO2@C纳米笼负极材料在5Ag
‑1大电流密度循环充放电图。
具体实施方式
[0018]以下，适当地参照附图详细说明具体公开了本申请的一种快充型长循环SnO2@C纳米笼负极材料的制备方法及其应用的实施方式。但是会有省略不必要的详细说明的情况。例如，有省略对已众所周知的事项的详细说明、实际相同结构的重复说明的情况。这是为了避免以下的说明不必要地变得冗长，便于本领域技术人员的理解。此外，附图及以下说明是为了本领域技术人员充分理解本申请而提供的，并不旨在限定权利要求书所记载的主题。
[0019]本申请所公开的“范围”以下限和上限的形式来限定，给定范围是通过选定一个下限和一个上限进行限定的，选定的下限和上限限定了特别范围的边界。这种方式进行限定的范围可以是包括端值或不包括端值的，并且可以进行任意地组合，即任何下限可以与任何上限组合形成一个范围。例如，如果针对特定参数列出了60
‑
120和80
‑
110的范围，理解为60
‑
110和80
‑
120的范围也是预料到的。此外，如果列出的最小范围值1和2，和如果列出了最大范围值3，4和5，则下面的范围可全部预料到：1
‑
3、1
‑
4、1
‑
5、2
‑
3、2
‑
4和2
‑
5。在本申请中，除非有其他说明，数值范围“a
‑
b”表示a到b之间的任意实数组合的缩略表示，其中a和b都是实数。例如数值范围“0
‑
5”表示本文中已经全部列出了“0
‑
5”之间的全部实数，“0
‑
5”只是这些数值组合的缩略表示。另外，当表述某个参数为≥2的整数，则相当于公开了该参数为例如整数2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12等。
[0020]如果没有特别的说明，本申请的所有实施方式以及可选实施方式可以相互组合形成新的技术方案。
[0021]如果没有特别的说明，本申请的所有技术特征以及可选技术特征可以相互组合形成新的技术方案。
[0022]如果没有特别的说明，本申请的所有步骤可以顺序进行，也可以随机进行，优选是顺序进行的。例如，所述方法包括步骤(a)和(b)，表示所述方法可包括顺序进行的步骤(a本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种快充型长循环SnO2@C纳米笼负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将硫酸锌、锡酸钠分别溶解于去离子水中，混合，制备六羟基锡酸锌前驱体；(2)将六羟基锡酸锌前驱体分散于Tris缓冲溶液中，加入盐酸多巴胺进行反应，离心获得分离物；(3)将所述分离进行煅烧；(4)将煅烧产物置于盐酸中刻蚀。2.如权利要求1所述快充型长循环SnO2@C纳米笼负极材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中硫酸锌和锡酸钠摩尔比为1：0.75
‑
1.5。3.如权利要求1所述碳纳米笼负载二氧化锡纳纳米复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中盐酸多巴胺的加入量为0.05
‑
0.2g。4.如权利要求3所述快充型长循环SnO2@C纳米笼负极材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中反应时间为6
...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄志强，吴志龙，郑为煊，林忠熠，应少明，
申请(专利权)人：宁德师范学院，
类型：发明
国别省市：