CN111313001A - 一种过渡Sn基异质结材料@球形高聚物、制备方法以及应用 - Google Patents

一种过渡Sn基异质结材料@球形高聚物、制备方法以及应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种过渡Sn基异质结材料@球形高聚物、制备方法以及应用。其步骤为：将葡萄糖水热得到的球形高聚物加入乙醇中，加入SnCl4·5H2O，搅拌一定时间，加入硫代乙酰胺；加热，并间隔时间添加乙醇，待反应结束后，取出前驱体，经离心洗涤、真空干燥即得所述复合材料。本发明制备成本低、操作简单、制备周期短，所制备的材料的纯度高、结晶性强、形貌均匀，将其应用于钠离子电池负极具有一定的充放电循环性能。

Description

一种过渡Sn基异质结材料@球形高聚物、制备方法以及应用
技术领域
本发明属于钠离子电池负极材料制备领域，具体涉及一种过渡Sn基异质结材料@球形高聚物、制备方法以及在钠电负极材料中的应用。
背景技术
钠离子电池，主要依靠钠离子在正极和负极之间的脱嵌来提供容量。另外，它具有工作电压高、比容量大、自放电小、无记忆效应等优势，未来钠离子电池可代替锂离子，成为未来二次电池发展的主要方向。在这种背景下，钠离子电池近年来受到世界各国研究人员以及政府、企业的广泛关注，关键材料和相关技术研究发展迅速。但仍然有许多的问题需要解决，比如：成本高、容量需求和循环性能不够，这使得我们要研发合适的电池材料成为重点。
目前，锡合金材料因为其较高的理论容量，自然界较高的含量等优点，在钠离子电池的领域得到了广泛应用，目前阶段锡基材料多为锡单质，二氧化锡，二硫化锡，单纯组分的锡基材料以上材料存在较高的体积膨胀问题，混合组分的材料，尤其是混组分的异质结结构在解决这个问题有一定的前景。
发明内容
本发明的目的在于制备一种过渡Sn基异质结材料@球形高聚物、制备方法以及在钠电负极材料中的应用。
本发明为解决以上问题，采用如下技术方案。
一种过渡Sn基异质结材料@球形高聚物及其制备方法，包括如下步骤：
1)将球形高聚物分散在乙醇中先搅拌3小时，再超声1小时，使其均匀分散；
2)上述溶液，在磁力搅拌作用下，加入一定量的五水合四氯化锡固体粉末，记为溶液A；
3)上述溶液A，保持在搅拌状态，在其中加入一定量的硫代乙酰胺，记为溶液B；
4)将溶液B放入磁力搅拌器上，升温至55℃~75℃，加热至乙醇基本蒸干时，继续加入一定量的乙醇，再加热20min；
5） 待反应结束后，取出前驱体，经去离子水和无水乙醇分别离心洗涤，然后真空干燥，即得到所述过渡Sn基异质结材料@球形高聚物。
较佳的，球形高聚物通过葡萄糖于180℃下水热处理得到。
较佳的，球形高聚物与五水合四氯化锡的质量比为1：2。
较佳的，五水合四氯化锡与硫代乙酰胺的质量比为7:8。
较佳的，上述溶液B，升温至75℃加热70min至乙醇挥发完。
本发明还提供了上述过渡Sn基异质结材料@球形高聚物在钠离子电池负极材料中的应用。
与现有技术相比，本发明制备具有过渡Sn基异质结材料@球形高聚物，在制备方法上，采用水浴反应法，反应速率较快，产物结晶性强、形貌特殊、晶粒生长可控且尺寸分布均匀，它节省了传统加热方式的热量损失，具有加热速度快、加热均匀无温度梯度、无滞后效应等特点。所制备的材料的纯度高、结晶性强、形貌均匀，将其应用于钠离子电池负极具有一定的充放电循环性能。
附图说明
图1为实例3制备的复合材料的SEM图。
图2为实例3制备的复合材料的XRD图谱。
图3为实例3制备的复合材料的钠电循环性能图。
图4为实例1制备的复合材料的SEM图。
图5为实例2制备的复合材料的SEM图。
具体实施方式
下面结合实例和附图对本发明进行进一步的阐述。
Sn基过渡异质结材料具有高潜在应用，较低的制备成本，Sn离子通过静电作用与球形高聚物上的负电官能团螯合在一起，使得材料均匀分散在球形高聚物表面，球形高聚物作为基体和缓冲层，对于电池的性能也有较好的辅助作用，在钠离子电池以及其他电池领域都有潜在的应用价值。
实施例1
1)将2.5g葡萄糖于180℃条件下水热得到的球形高聚物分散在乙醇中先搅拌3小时，再超声1小时，使其均匀分散。
2)上述溶液，在磁力搅拌作用下，加入0.25g的五水合四氯化锡固体粉末，磁力搅拌6小时,记为溶液A；
3)上述溶液A，保持在搅拌状态，在其中加入0.40g硫代乙酰胺，记为溶液B；
4)将另一台磁力搅拌器调至升温状态，升温至55摄氏度并保持。
5)将溶液B放入设置好温度的磁力搅拌器上，加热至乙醇基本蒸干时，加入50ml乙醇，再加热20min，记为溶液C。
6） 待反应结束后，收集溶液C，经去离子水和无水乙醇分别离心洗涤，设置离心机转速为5000r/min，离心时间设置为10min，即得到一种过渡Sn基异质结材料@球形高聚物。
所得产物为图4，即产物的直接形貌图。
实施例2
1)将2.5g葡萄糖180℃条件下水热得到的球形高聚物分散在乙醇中先搅拌3小时，再超声1小时，使其均匀分散。
2)上述溶液，在磁力搅拌作用下，加入0.35g的五水合四氯化锡固体粉末，磁力搅拌6小时,记为溶液A；
3)上述溶液A，保持在搅拌状态，在其中加入0.40g硫代乙酰胺，记为溶液B；
4)将另一台磁力搅拌器调至升温状态，升温至55℃并保持。
5)将溶液B放入设置好温度的磁力搅拌器上，加热至乙醇基本蒸干时，加入50ml乙醇，再加热20min，记为溶液C。
6） 待反应结束后，收集溶液C，经去离子水和无水乙醇分别离心洗涤，设置离心机转速为5000r/min，离心时间设置为10min，即得到一种过渡Sn基异质结材料@球形高聚物。
所得产物为图5，即该条件下产物的形貌图，所得片状的产物。
实施例3
1)将2.5g葡萄糖180℃条件下水热得到的球形高聚物分散在乙醇中先搅拌3小时，再超声1小时，使其均匀分散。
2)上述溶液，在磁力搅拌作用下，加入0.35g的五水合四氯化锡固体粉末，磁力搅拌6小时,记为溶液A；
3)上述溶液A，保持在搅拌状态，在其中加入0.40g硫代乙酰胺，记为溶液B；
4)将另一台磁力搅拌器调至升温状态，升温至75℃并保持。
5)将溶液B放入设置好温度的磁力搅拌器上，加热至乙醇基本蒸干时，加入100ml乙醇，再加热20min，记为溶液C。
6） 待反应结束后，收集溶液C，经去离子水和无水乙醇分别离心洗涤，设置离心机转速为5000r/min，离心时间设置为10min，即得到一种过渡Sn基异质结材料@球形高聚物。
图1为实例3所得产物的形貌，可直接观测到结构清晰的二维层状产物。
图2为实例3所得产物的XRD图谱，由主衍射峰的位置判断为Sn过渡产物。
图3为实例3所得产物的钠电循环图谱，循环次数为100圈，且30圈后容量趋于稳定。

Claims (7)

1.一种过渡Sn基异质结材料@球形高聚物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将球形高聚物分散在乙醇中先搅拌3小时，再超声1小时，使其均匀分散；
2)上述溶液，在搅拌条件下，加入五水合四氯化锡，得到溶液A；
3)上述溶液A，在搅拌条件下，加入硫代乙酰胺，得到溶液B；
4)上述溶液B，升温到55℃~75℃，加热至乙醇挥发完，继续加入乙醇，再加热20min；
5） 待反应结束后，取出前驱体，经离心洗涤、真空干燥，即得到所述过渡Sn基异质结材料@球形高聚物。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，球形高聚物通过葡萄糖于180℃下水热处理得到。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，球形高聚物与五水合四氯化锡的质量比为1：2。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，五水合四氯化锡与硫代乙酰胺的质量比为7:8。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，上述溶液B，升温到75℃加热70min至乙醇挥发完。
6.如权利要求1-5任一所述的方法制备的过渡Sn基异质结材料@球形高聚物。
7.如权利要求1-5任一所述的方法制备的过渡Sn基异质结材料@球形高聚物在钠离子电池负极材料中的应用。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN115347173A (zh) * 2022-08-30 2022-11-15 陕西科技大学 一种三维桥联的双碳限域氧化锡基负极材料及其制备方法和应用

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