CN108400298A - 一种制备钠离子电池用石墨烯负载锑纳米管负极材料的方法及其应用 - Google Patents

一种制备钠离子电池用石墨烯负载锑纳米管负极材料的方法及其应用 Download PDF

Info

Publication number
CN108400298A
CN108400298A CN201810128489.9A CN201810128489A CN108400298A CN 108400298 A CN108400298 A CN 108400298A CN 201810128489 A CN201810128489 A CN 201810128489A CN 108400298 A CN108400298 A CN 108400298A
Authority
CN
China
Prior art keywords
graphene
solution
sodium
antimony
negative material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201810128489.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108400298B (zh
Inventor
锁国权
毕雅欣
杨艳玲
冯雷
侯小江
李丹
陈华军
奥迪
占胜
左玉
张喆
宫引引
朱建锋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lianyungang Dingzhicai Energy Technology Co ltd
Shenzhen Wanzhida Technology Co ltd
Original Assignee
Shaanxi University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shaanxi University of Science and Technology filed Critical Shaanxi University of Science and Technology
Priority to CN201810128489.9A priority Critical patent/CN108400298B/zh
Publication of CN108400298A publication Critical patent/CN108400298A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108400298B publication Critical patent/CN108400298B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/362—Composites
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/054—Accumulators with insertion or intercalation of metals other than lithium, e.g. with magnesium or aluminium
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/38—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
    • H01M4/583—Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

一种制备钠离子电池用石墨烯负载锑纳米管负极材料的方法及其应用，制备方法包括：将一定摩尔量的硫化钠溶解在乙二醇中得到溶液A；将一定摩尔量的氯化锑溶解在乙二醇中得到溶液B；在B溶液中逐滴加入A溶液中并搅拌，得到溶液C；将一定浓度的石墨烯分散液加入到溶液C中并转移到聚四氟乙烯内衬的高压釜中，一定温度下保持一定时间后得到合成产物D；将溶剂热合成产物D经过10000rpm离心分离，去离子水和乙醇洗涤，85℃烘干12h后得到产物E；产物E在H2与Ar混合气氛中在特定温度下退火一定时间后得到石墨烯负载锑纳米管复合材料，本发明具有循环比容量高，库伦效率高，循环性能稳定的优势。

Description

一种制备钠离子电池用石墨烯负载锑纳米管负极材料的方法 及其应用
技术领域
本发明涉及电池材料技术领域，特别涉及一种制备钠离子电池用石墨烯负载锑纳米管负极材料的方法及其应用。
背景技术
随着电池产业快速发展，锂离子电池的劣势逐渐明显，锂资源储量有限且已无法满足人们日益增长的能源需求，而钠离子电池由于具有成本低、储量丰富、分布广泛的特点，将逐渐成为锂离子电池的理想替代者。
电池技术是电动汽车大力推广和发展的门槛，而目前的电池产业正处于铅酸电池和传统锂电池发展均遇瓶颈的时刻，石墨烯储能设备研制成功后，将为电池产业及电动车产业带来新的变革。
石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，具有超高强度，极强的导热性，导热系数高达5300W/m·k，高于碳纳米管和金刚石，导电性极强，常温下其电子迁移率超过 15000cm2/V·s，比碳纳米管和硅晶体高，而电阻率只有约8～10Ω，比铜或银更低，是电阻率最小的材料，从生产角度看，作为石墨烯生产原料的石墨在我国储量丰富，价格低廉，使我国在石墨烯研究上具有独特优势。
金属锑由于其具有较高的理论容量(660mAh/g),独特的折叠层结构，小极化电压和适中的工作电压的特点，可作为钠离子电池的负极材料。但是锑在充放电过程中体积变化较大，电极稳定性差，易造成颗粒粉化并降低容量。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种制备钠离子电池用石墨烯负载锑纳米管负极材料的方法及其应用，石墨烯负载锑纳米管复合材料具有优异的储钠性能，作为钠离子电池负极材料，具有循环比容量高，库伦效率高，循环性能稳定的优势。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种制备钠离子电池用石墨烯负载锑纳米管负极材料的方法，包括以下步骤：
步骤一：
将一定摩尔量的硫化钠溶解在乙二醇中得到前驱体溶液A；
步骤二：
将一定摩尔量氯化锑溶解在乙二醇中得到前驱体溶液B；
步骤三：
在前驱体溶液B中逐滴加入前驱体溶液A中并搅拌，得到溶液C，所述硫化钠与氯化锑的摩尔比为1～3:3；
步骤四：
将一定浓度的石墨烯分散液加入到溶液C中并转移到聚四氟乙烯内衬的高压釜中，120℃保持3h后得到合成产物D；
步骤五：
将溶剂热合成产物D经过10000rpm离心分离，去离子水和乙醇洗涤，85℃烘干12h后得到产物E；
步骤六：
产物E在H2与Ar混合气氛中在350℃温度下退火12h得到石墨烯负载锑纳米管复合材料。
所述步骤四中石墨烯为石墨烯分散液，浓度为0.5～2mg/ml。
所述的步骤四溶液C与石墨烯的质量比为20:1。
所述步骤五中溶剂热的温度范围为120℃～200℃，反应10小时。
所述步骤五中溶剂热的反应时间范围为0.5～12h。
所述步骤六退火温度范围为300℃～450℃。
所述退火时间范围为6h～24h。
本发明制备的钠离子电池用石墨烯负载锑纳米管负极材料的应用，石墨烯负载锑纳米管复合材料应用于扣式电池，负极采用DMF 为溶剂，极片的配方按照石墨烯负载锑纳米管复合材料：PVDF：乙炔黑＝7：2:1比例调制成浆料，然后将浆料均匀涂覆与铜箔上，放入真空干燥箱中80摄氏度烘干12小时后，经过冲片后得到实验电池用极片，以金属钠作为对电极，电解液为1.0M NaPF6的乙基碳酸酯(EC 和二甲基碳酸酯(体积比1:1)的溶液，隔膜为celgard2400膜，在充满氩气气氛的手套箱内装配成扣式电池。
所述的扣式电池充放截止电压为0.01-2.6V,充放电流均为 500mA/g。
本发明的有益效果：
采用溶剂热-后期退火方法，制备出石墨烯负载锑纳米管复合材料。该复合材料作为钠离子电池负极材料具有循环比容量高，库伦效率高，循环性能稳定的优势。
附图说明
图1为石墨烯负载锑纳米管制备过程示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1
(1).将3mmol Na2S·9H2O溶解于20ml乙二醇得到溶液A；
(2).将1mmol SbCl3溶解于20ml乙二醇得到溶液B；
(3).在B溶液中逐滴加入A溶液中并搅拌，得到溶液C；
(4).将2ml浓度为1mg/ml石墨烯分散液加入到溶液C中并转移到聚四氟乙烯内衬的高压釜中，120℃保持3h后得到合成产物D；
(5).将溶剂热在120℃反应10小时合成产物D经过10000rpm离心分离，去离子水和乙醇洗涤，85℃烘干12h后得到产物E；
(6).产物E在H2与Ar混合气氛中在350℃温度下退火12h得到石墨烯负载锑纳米管复合材料。(如图1所示)
所得石墨烯负载锑纳米管复合材料作为钠离子电池负极材料电化学测试方法如下：
采用扣式电池来研究负极材料的电化学性能，负极采用DMF为溶剂，极片的配方按照活性物质：PVDF：乙炔黑＝7：2:1比例调制成浆料，然后将浆料均匀涂覆与铜箔上，放入真空干燥箱中80摄氏度烘干12小时后，经过冲片后得到实验电池用极片。以金属钠作为对电极，电解液为1.0M NaPF6的乙基碳酸酯(EC和二甲基碳酸酯(体积比1:1)的溶液，隔膜为celgard2400膜，在充满氩气气氛的手套箱内装配成扣式电池。对该扣式电池进行充放电循环测试：充放截止电压为0.01-2.6V,充放电流均为500mA/g。
实施例2
(1)将3mmol Na2S·9H2O溶解于20ml乙二醇得到溶液A；
(2)将2mmolSbCl3溶解于20ml乙二醇得到溶液B；
(3)在B溶液中逐滴加入A溶液中并搅拌，得到溶液C；
(4)将2ml浓度为1mg/ml石墨烯分散液加入到溶液C中并转移到聚四氟乙烯内衬的高压釜中，120℃保持3h后得到合成产物D；
(5)将溶剂热在120℃反应10小时合成产物D经过10000rpm 离心分离，去离子水和乙醇洗涤，85℃烘干12h后得到产物E；
(6)产物E在H2或Ar气氛中在350℃温度下退火12h得到石墨烯负载锑纳米管负极材料。
所得石墨烯负载锑纳米管负极材料电化学测试方法如下：
采用扣式电池来研究负极材料的电化学性能，负极采用DMF为溶剂，极片的配方按照活性物质：PVDF：乙炔黑＝7：2:1比例调制成浆料，然后将浆料均匀涂覆与铜箔上，放入真空干燥箱中80摄氏度烘干12小时后，经过冲片后得到实验电池用极片。以金属钠作为对电极，电解液为1.0M NaPF6的乙基碳酸酯(EC和二甲基碳酸酯(体积比1:1)的溶液，隔膜为celgard2400膜，在充满氩气气氛的手套箱内装配成扣式电池。对该扣式电池进行充放电循环测试：充放截止电压为0.01-2.6V,充放电流均为500mA/g。
实施例3
(1)将3mmol Na2S·9H2O溶解于20ml乙二醇得到溶液A；
(2)将3mmolSbCl3溶解于20ml乙二醇得到溶液B；
(3)在B溶液中逐滴加入A溶液中并搅拌，得到溶液C；
(4)将2ml浓度为1mg/ml石墨烯分散液加入到溶液C中并转移到聚四氟乙烯内衬的高压釜中，120℃保持3h后得到合成产物D；
(5)将溶剂热在200℃反应10小时合成产物D经过10000rpm 离心分离，去离子水和乙醇洗涤，85℃烘干12h后得到产物E；
(6)产物E在H2或Ar气氛中在350℃温度下退火12h得到石墨烯负载锑纳米管负极材料。
所得石墨烯负载锑纳米管负极材料电化学测试方法如下：
采用扣式电池来研究负极材料的电化学性能，负极采用DMF为溶剂，极片的配方按照活性物质：PVDF：乙炔黑＝7：2:1比例调制成浆料，然后将浆料均匀涂覆与铜箔上，放入真空干燥箱中80摄氏度烘干12小时后，经过冲片后得到实验电池用极片。以金属钠作为对电极，电解液为1.0M NaPF6的乙基碳酸酯(EC和二甲基碳酸酯(体积比1:1)的溶液，隔膜为celgard2400膜，在充满氩气气氛的手套箱内装配成扣式电池。对该扣式电池进行充放电循环测试：充放截止电压为0.01-2.6V,充放电流均为500mA/g。
实施例4
(1)将3mmol Na2S·9H2O溶解于20ml乙二醇得到溶液A；
(2)将2mmolSbCl3溶解于20ml乙二醇得到溶液B；
(3)在B溶液中逐滴加入A溶液中并搅拌，得到溶液C；
(4)将2ml浓度为1mg/ml石墨烯分散液加入到溶液C中并转移到聚四氟乙烯内衬的高压釜中，120℃保持3h后得到合成产物D；
(5)将溶剂热在200℃反应10小时合成产物D经过10000rpm 离心分离，去离子水和乙醇洗涤，85℃烘干12h后得到产物E；
(6)产物E在H2或Ar气氛中在380℃温度下退火12h得到石墨烯负载锑纳米管负极材料。
所得石墨烯负载锑纳米管负极材料电化学测试方法如下：
采用扣式电池来研究负极材料的电化学性能，负极采用DMF为溶剂，极片的配方按照活性物质：PVDF：乙炔黑＝7：2:1比例调制成浆料，然后将浆料均匀涂覆与铜箔上，放入真空干燥箱中80摄氏度烘干12小时后，经过冲片后得到实验电池用极片。以金属钠作为对电极，电解液为1.0M NaPF6的乙基碳酸酯(EC和二甲基碳酸酯(体积比1:1)的溶液，隔膜为celgard2400膜，在充满氩气气氛的手套箱内装配成扣式电池。对该扣式电池进行充放电循环测试：充放截止电压为0.01-2.6V,充放电流均为500mA/g。
实施例5
(1)将3mmol Na2S·9H2O溶解于20ml乙二醇得到溶液A；
(2)将2mmolSbCl3溶解于20ml乙二醇得到溶液B；
(3)在B溶液中逐滴加入A溶液中并搅拌，得到溶液C；
(4)将2ml浓度为1mg/ml石墨烯分散液加入到溶液C中并转移到聚四氟乙烯内衬的高压釜中，120℃保持3h后得到合成产物D；
(5)将溶剂热在160℃反应10小时合成产物D经过10000rpm 离心分离，去离子水和乙醇洗涤，85℃烘干12h后得到产物E；
(6)产物E在H2或Ar气氛中在400℃温度下退火12h得到石墨烯负载锑纳米管负极材料。
所得石墨烯负载锑纳米管负极材料电化学测试方法如下：
采用扣式电池来研究负极材料的电化学性能，负极采用DMF为溶剂，极片的配方按照活性物质：PVDF：乙炔黑＝7：2:1比例调制成浆料，然后将浆料均匀涂覆与铜箔上，放入真空干燥箱中80摄氏度烘干12小时后，经过冲片后得到实验电池用极片。以金属钠作为对电极，电解液为1.0M NaPF6的乙基碳酸酯(EC和二甲基碳酸酯(体积比1:1)的溶液，隔膜为celgard2400膜，在充满氩气气氛的手套箱内装配成扣式电池。对该扣式电池进行充放电循环测试：充放截止电压为0.01-2.6V,充放电流均为500mA/g。
实施例6
(1)将3mmol Na2S·9H2O溶解于20ml乙二醇得到溶液A；
(2)将2mmolSbCl3溶解于20ml乙二醇得到溶液B；
(3)在B溶液中逐滴加入A溶液中并搅拌，得到溶液C；
(4)将2ml浓度为1mg/ml石墨烯分散液加入到溶液C中并转移到聚四氟乙烯内衬的高压釜中，120℃保持3h后得到合成产物D；
(5)将溶剂热在160℃反应10小时合成产物D经过10000rpm 离心分离，去离子水和乙醇洗涤，85℃烘干12h后得到产物E；
(6)产物E在H2或Ar气氛中在450℃温度下退火12h得到石墨烯负载锑纳米管负极材料。
所得石墨烯负载锑纳米管负极材料电化学测试方法如下：
采用扣式电池来研究负极材料的电化学性能，负极采用DMF为溶剂，极片的配方按照活性物质：PVDF：乙炔黑＝7：2:1比例调制成浆料，然后将浆料均匀涂覆与铜箔上，放入真空干燥箱中80摄氏度烘干12小时后，经过冲片后得到实验电池用极片。以金属钠作为对电极，电解液为1.0M NaPF6的乙基碳酸酯(EC和二甲基碳酸酯(体积比1:1)的溶液，隔膜为celgard2400膜，在充满氩气气氛的手套箱内装配成扣式电池。对该扣式电池进行充放电循环测试：充放截止电压为0.01-2.6V,充放电流均为500mA/g。
实施例7
(1)将3mmol Na2S·9H2O溶解于20ml乙二醇得到溶液A；
(2)将2mmolSbCl3溶解于20ml乙二醇得到溶液B；
(3)在B溶液中逐滴加入A溶液中并搅拌，得到溶液C；
(4)将C溶液混合石墨烯转移到聚四氟乙烯内衬的高压釜中， 120℃保持6h后得到合成产物D；
(5)将溶剂热在160℃反应10小时合成产物D经过10000rpm 离心分离，去离子水和乙醇洗涤，85℃烘干12h后得到产物E；
(6)产物E在H2或Ar气氛中在350℃温度下退火12h得到石墨烯负载锑纳米管负极材料。
所得石墨烯负载锑纳米管负极材料电化学测试方法如下：
采用扣式电池来研究负极材料的电化学性能，负极采用DMF为溶剂，极片的配方按照活性物质：PVDF：乙炔黑＝7：2:1比例调制成浆料，然后将浆料均匀涂覆与铜箔上，放入真空干燥箱中80摄氏度烘干12小时后，经过冲片后得到实验电池用极片。以金属钠作为对电极，电解液为1.0M NaPF6的乙基碳酸酯(EC和二甲基碳酸酯(体积比1:1)的溶液，隔膜为celgard2400膜，在充满氩气气氛的手套箱内装配成扣式电池。对该扣式电池进行充放电循环测试：充放截止电压为0.01-2.6V,充放电流均为500mA/g。
实施例8
(1)将3mmol Na2S·9H2O溶解于20ml乙二醇得到溶液A；
(2)将2mmolSbCl3溶解于20ml乙二醇得到溶液B；
(3)在B溶液中逐滴加入A溶液中并搅拌，得到溶液C；
(4)将C溶液混合石墨烯转移到聚四氟乙烯内衬的高压釜中， 120℃保持12h后得到合成产物D；
(5)将溶剂热在200℃反应10小时合成产物D经过10000rpm 离心分离，去离子水和乙醇洗涤，85℃烘干12h后得到产物E；
(6)产物E在H2或Ar气氛中在350℃温度下退火6h得到石墨烯负载锑纳米管负极材料。
所得石墨烯负载锑纳米管负极材料电化学测试方法如下：
采用扣式电池来研究负极材料的电化学性能，负极采用DMF为溶剂，极片的配方按照活性物质：PVDF：乙炔黑＝7：2:1比例调制成浆料，然后将浆料均匀涂覆与铜箔上，放入真空干燥箱中80摄氏度烘干12小时后，经过冲片后得到实验电池用极片。以金属钠作为对电极，电解液为1.0M NaPF6的乙基碳酸酯(EC和二甲基碳酸酯(体积比1:1)的溶液，隔膜为celgard2400膜，在充满氩气气氛的手套箱内装配成扣式电池。对该扣式电池进行充放电循环测试：充放截止电压为0.01-2.6V,充放电流均为500mA/g。
实施例9
(1)将3mmol Na2S·9H2O溶解于20ml乙二醇得到溶液A；
(2)将2mmolSbCl3溶解于20ml乙二醇得到溶液B；
(3)在B溶液中逐滴加入A溶液中并搅拌，得到溶液C；
(4)将2ml浓度为1mg/ml石墨烯分散液加入到溶液C中并转移到聚四氟乙烯内衬的高压釜中，160℃保持3h后得到合成产物D；
(5)将溶剂热在200℃反应10小时合成产物D经过10000rpm 离心分离，去离子水和乙醇洗涤，85℃烘干12h后得到产物E；
(6)产物E在H2或Ar气氛中在350℃温度下退火9h得到石墨烯负载锑纳米管负极材料。
所得石墨烯负载锑纳米管负极材料电化学测试方法如下：
采用扣式电池来研究负极材料的电化学性能，负极采用DMF为溶剂，极片的配方按照活性物质：PVDF：乙炔黑＝7：2:1比例调制成浆料，然后将浆料均匀涂覆与铜箔上，放入真空干燥箱中80摄氏度烘干12小时后，经过冲片后得到实验电池用极片。以金属钠作为对电极，电解液为1.0M NaPF6的乙基碳酸酯(EC和二甲基碳酸酯(体积比1:1)的溶液，隔膜为celgard2400膜，在充满氩气气氛的手套箱内装配成扣式电池。对该扣式电池进行充放电循环测试：充放截止电压为0.01-2.6V,充放电流均为500mA/g。
实施例10
(1)将3mmol Na2S·9H2O溶解于20ml乙二醇得到溶液A；
(2)将2mmolSbCl3溶解于20ml乙二醇得到溶液B；
(3)在B溶液中逐滴加入A溶液中并搅拌，得到溶液C；
(4)将2ml浓度为1mg/ml石墨烯分散液加入到溶液C中并转移到聚四氟乙烯内衬的高压釜中，160℃保持6h后得到合成产物D；
(5)将溶剂热在120℃反应10小时合成产物D经过10000rpm 离心分离，去离子水和乙醇洗涤，85℃烘干12h后得到产物E；
(6)产物E在H2或Ar气氛中在350℃温度下退火24h得到石墨烯负载锑纳米管负极材料。
所得石墨烯负载锑纳米管负极材料电化学测试方法如下：
采用扣式电池来研究负极材料的电化学性能，负极采用DMF为溶剂，极片的配方按照活性物质：PVDF：乙炔黑＝7：2:1比例调制成浆料，然后将浆料均匀涂覆与铜箔上，放入真空干燥箱中80摄氏度烘干12小时后，经过冲片后得到实验电池用极片。以金属钠作为对电极，电解液为1.0M NaPF6的乙基碳酸酯(EC和二甲基碳酸酯(体积比1:1)的溶液，隔膜为celgard2400膜，在充满氩气气氛的手套箱内装配成扣式电池。对该扣式电池进行充放电循环测试：充放截止电压为0.01-2.6V,充放电流均为500mA/g。
由以上实施例可以看出本发明提供的一种石墨烯负载锑纳米管复合负极材料的制备方法步骤简单，制备的石墨烯负载锑纳米管复合负极材料具有良好的化学稳定性、导电性好的特点，作为钠离子电池负极材料具有容量高、稳定性好的特点。
石墨烯负载锑纳米管技术为解决锑的体积膨胀问题提供了机遇，利用石墨烯片层柔韧性来缓冲锑在循环过程中的体积膨胀，且石墨烯优异的导电性能可以改善材料颗粒间的电接触降低极化，改善电化学性能，制备石墨烯负载锑纳米管负极材料是解决体积变化较大、电极稳定性差的可靠途径。

Claims (9)

1.一种制备钠离子电池用石墨烯负载锑纳米管负极材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：
将一定摩尔量的硫化钠溶解在乙二醇中得到前驱体溶液A；
步骤二：
将一定摩尔量氯化锑溶解在乙二醇中得到前驱体溶液B；
步骤三：
在前驱体溶液B中逐滴加入前驱体溶液A并搅拌，得到溶液C，所述硫化钠与氯化锑的摩尔比为1～3:3；
步骤四：
将一定浓度的石墨烯分散液加入到溶液C中并转移到聚四氟乙烯内衬的高压釜中，120℃保持3h后得到合成产物D；
步骤五：
将溶剂热合成产物D经过10000rpm离心分离，去离子水和乙醇洗涤，85℃烘干12h后得到产物E；
步骤六：
产物E在H2与Ar混合气氛中在350℃温度下退火12h得到石墨烯负载锑纳米管复合材料。
2.根据权利要求1所述的一种制备钠离子电池用石墨烯负载锑纳米管负极材料的方法，其特征在于，所述步骤四中石墨烯为石墨烯分散液，浓度为0.5～2mg/ml。
3.根据权利要求1所述的一种制备钠离子电池用石墨烯负载锑纳米管负极材料的方法，其特征在于，所述的步骤四溶液C与石墨烯的质量比为20:1。
4.根据权利要求1所述的一种制备钠离子电池用石墨烯负载锑纳米管负极材料的方法，其特征在于，所述步骤五中溶剂热的温度范围为120℃～200℃，反应10小时。
5.根据权利要求1所述的一种制备钠离子电池用石墨烯负载锑纳米管负极材料的方法，其特征在于，所述步骤五中溶剂热的反应时间范围为0.5～12h。
6.根据权利要求1所述的一种制备钠离子电池用石墨烯负载锑纳米管负极材料的方法，其特征在于，所述步骤六退火温度范围为300℃～450℃。
7.根据权利要求1所述的一种制备钠离子电池用石墨烯负载锑纳米管负极材料的方法，其特征在于，所述退火时间范围为6h～24h。
8.权利要求1制备所得钠离子电池用石墨烯负载锑纳米管负极材料的应用，其特征在于，石墨烯负载锑纳米管复合材料应用于扣式电池，负极采用DMF为溶剂，极片的配方按照石墨烯负载锑纳米管复合材料：PVDF：乙炔黑＝7：2:1比例调制成浆料，然后将浆料均匀涂覆与铜箔上，放入真空干燥箱中80摄氏度烘干12小时后，经过冲片后得到实验电池用极片，以金属钠作为对电极，电解液为1.0MNaPF6的乙基碳酸酯的溶液，隔膜为celgard2400膜，在充满氩气气氛的手套箱内装配成扣式电池。
9.根据权利要求8所述应用，其特征在于，所述的扣式电池充放截止电压为0.01-2.6V,充放电流均为500mA/g。
CN201810128489.9A 2018-02-08 2018-02-08 一种制备钠离子电池用石墨烯负载锑纳米管负极材料的方法及其应用 Active CN108400298B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810128489.9A CN108400298B (zh) 2018-02-08 2018-02-08 一种制备钠离子电池用石墨烯负载锑纳米管负极材料的方法及其应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810128489.9A CN108400298B (zh) 2018-02-08 2018-02-08 一种制备钠离子电池用石墨烯负载锑纳米管负极材料的方法及其应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108400298A true CN108400298A (zh) 2018-08-14
CN108400298B CN108400298B (zh) 2020-11-17

Family

ID=63096312

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810128489.9A Active CN108400298B (zh) 2018-02-08 2018-02-08 一种制备钠离子电池用石墨烯负载锑纳米管负极材料的方法及其应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108400298B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109301229A (zh) * 2018-11-12 2019-02-01 陕西科技大学 一种钾离子电池负极材料石墨烯包覆氧化锡/二硫化锡纳米花的制备方法及应用
CN109473663A (zh) * 2018-11-19 2019-03-15 北京航空航天大学 一种还原氧化石墨烯负载锑的钠离子电池负极材料及其制备方法
CN109473666A (zh) * 2018-11-07 2019-03-15 北京理工大学 一种石墨烯支撑的SbVO4纳米颗粒复合材料及其制备方法
CN111463432A (zh) * 2020-03-25 2020-07-28 陕西科技大学 一种铜网原位生长氧化石墨烯复合三维硫化铜电池负极材料、制备方法及应用

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104600293A (zh) * 2014-12-22 2015-05-06 桂林电子科技大学 用于钠离子电池的微纳结构硫化锑负极材料及其制备方法
CN104617281A (zh) * 2015-02-12 2015-05-13 中南大学 一种钠离子电池锑/掺氮碳纳米片负极复合材料的制备方法
CN105720251A (zh) * 2015-12-20 2016-06-29 华南理工大学 一种钠离子电池硫化锑基复合材料及其制备方法
CN107195877A (zh) * 2017-05-04 2017-09-22 大连理工大学 一种钠离子电池石墨烯/Sb2S3/碳复合材料的制备方法
CN107275618A (zh) * 2017-07-05 2017-10-20 中国矿业大学 一种用于离子电池负极的碳包覆锑多孔材料的制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104600293A (zh) * 2014-12-22 2015-05-06 桂林电子科技大学 用于钠离子电池的微纳结构硫化锑负极材料及其制备方法
CN104617281A (zh) * 2015-02-12 2015-05-13 中南大学 一种钠离子电池锑/掺氮碳纳米片负极复合材料的制备方法
CN105720251A (zh) * 2015-12-20 2016-06-29 华南理工大学 一种钠离子电池硫化锑基复合材料及其制备方法
CN107195877A (zh) * 2017-05-04 2017-09-22 大连理工大学 一种钠离子电池石墨烯/Sb2S3/碳复合材料的制备方法
CN107275618A (zh) * 2017-07-05 2017-10-20 中国矿业大学 一种用于离子电池负极的碳包覆锑多孔材料的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CHENG-YANG LI等: "Electrolyte Optimization for Enhancing Electrochemical Performance of Antimony Sulfide/Graphene Anodes for Sodium-Ion Batteries-Carbonate Based and Ionic Liquid Electrolytes", 《ACS SUSTAINABLE CHEMISTRY & ENGINEERING》 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109473666A (zh) * 2018-11-07 2019-03-15 北京理工大学 一种石墨烯支撑的SbVO4纳米颗粒复合材料及其制备方法
CN109301229A (zh) * 2018-11-12 2019-02-01 陕西科技大学 一种钾离子电池负极材料石墨烯包覆氧化锡/二硫化锡纳米花的制备方法及应用
CN109301229B (zh) * 2018-11-12 2021-02-05 陕西科技大学 一种钾离子电池负极材料石墨烯包覆氧化锡/二硫化锡纳米花的制备方法及应用
CN109473663A (zh) * 2018-11-19 2019-03-15 北京航空航天大学 一种还原氧化石墨烯负载锑的钠离子电池负极材料及其制备方法
CN109473663B (zh) * 2018-11-19 2021-07-20 北京航空航天大学 一种还原氧化石墨烯负载锑的钠离子电池负极材料及其制备方法
CN111463432A (zh) * 2020-03-25 2020-07-28 陕西科技大学 一种铜网原位生长氧化石墨烯复合三维硫化铜电池负极材料、制备方法及应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN108400298B (zh) 2020-11-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108649190B (zh) 具有三维多孔阵列结构的垂直石墨烯/钛铌氧/硫碳复合材料及其制备方法和应用
CN108390033B (zh) 一种制备钠离子电池负极材料碳包覆锑纳米管材料的制备方法及其应用
CN109817918B (zh) 硫掺杂MXene复合材料及其制备方法和应用
CN108400298A (zh) 一种制备钠离子电池用石墨烯负载锑纳米管负极材料的方法及其应用
CN104538207B (zh) TiNb2O7/碳纳米管复合材料的制备方法及以该材料为负极的锂离子电容器
CN109326784B (zh) 磷掺杂MoS2负载石墨烯纳米片的制备方法及应用
CN106450209B (zh) 一种负载硫的改性石墨烯气凝胶及其制备方法、应用
CN102867947A (zh) 基于低聚倍半硅氧烷的碳/硅复合负极材料的制备方法
CN107732205A (zh) 一种制备硫‑氮共掺杂碳包覆纳米花状钛酸锂复合负极材料的方法
CN108539150A (zh) 一种复合硅负极材料及其制备方法
CN109659540A (zh) 一种多孔碳包覆碲化锑纳米片的制备方法及其作为金属离子电池负极材料的应用
CN109768218A (zh) 一种氮掺杂的硬碳锂离子电池负极材料及其制备方法及锂离子电池负极片和锂离子电池
CN110247033A (zh) 一种SnS@NSC核-双壳立方体结构复合材料及其制备方法和应用
CN108550815A (zh) 一种锂离子电池用氮掺杂石墨烯支撑的碳包覆硅基复合负极材料的制备方法
CN104022269B (zh) 一种天然石墨与MnO复合高性能电极材料及其制备方法
CN109830672A (zh) 一种MnO@氮掺杂多孔碳纳米复合物的制备方法及用途
CN102332567A (zh) 石墨烯/氮化铬纳米复合材料及其制备方法
WO2019096012A1 (zh) 一种钛酸锂复合材料及其制备方法、负极片及锂离子电池
CN108448072B (zh) 一种基于二维三氧化二锑纳米片/还原氧化石墨烯气凝胶复合电极材料的制备方法及应用
CN106992301A (zh) 一种氮掺杂石墨烯导电剂及其制备方法、包含该导电剂的锂离子电池
CN109896524A (zh) 一种二维晶体MXene纳米材料的制备方法及其应用
CN106450221B (zh) 一种含铝硅碳复合负极材料及其制备方法
CN105047870A (zh) 一种掺氮碳包覆硅复合材料及其制备方法
CN111115618A (zh) 一种石墨烯/碳/氧化锡纳米复合材料及其制备方法和应用
CN110137456A (zh) 一种Ag/SnS2@rGO、制备方法及应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20230517

Address after: 222000 No. 418-1865, Comprehensive Building, Comprehensive Bonded Zone, Lianyungang Economic and Technological Development Zone, China (Jiangsu) Pilot Free Trade Zone, Lianyungang, Jiangsu Province

Patentee after: Lianyungang Dingzhicai Energy Technology Co.,Ltd.

Address before: 518000 1002, Building A, Zhiyun Industrial Park, No. 13, Huaxing Road, Henglang Community, Longhua District, Shenzhen, Guangdong Province

Patentee before: Shenzhen Wanzhida Technology Co.,Ltd.

Effective date of registration: 20230517

Address after: 518000 1002, Building A, Zhiyun Industrial Park, No. 13, Huaxing Road, Henglang Community, Longhua District, Shenzhen, Guangdong Province

Patentee after: Shenzhen Wanzhida Technology Co.,Ltd.

Address before: 710021 Shaanxi province Xi'an Weiyang university campus of Shaanxi University of Science and Technology

Patentee before: SHAANXI University OF SCIENCE & TECHNOLOGY