CN114420917A - 一种柔性的锌锑复合材料及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于材料领域，具体涉及一种柔性锌锑复合材料及其制备方法与应用。本发明将MXene膜放入电镀液，采用电沉积的方法，在MXene表面电镀一层锌锑膜。本发明制备方法工艺简单，可以大幅度的降低制备成本；制备的柔性电极材料可以直接作为电池的电极材料，可以提高电池的能量密度；采用电镀法将锌锑电镀在MXene上，可以获得均匀的锌锑颗粒，MXene与锌锑合金之间有较强的结合力，提高了材料的导电性，并获得稳定的电极结构。

Description

一种柔性的锌锑复合材料及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于材料领域，具体涉及一种柔性的锌锑复合材料及其制备方法与应用。
背景技术
目前常见的锌锑合金制备方法有磁溅射、机械合金化、熔炼等。然而这些制备方法通常所需操作条件复杂、生产环境要求高、设备昂贵。如何制备锌锑合金并改善其性能仍然是一个难题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种柔性的锌锑复合材料及其制备方法与应用，该材料具有很好的柔韧性和电化学性能，且制备方法简单易行、制备成本低，具有广阔的应用前景。
具体地，本发明的技术方案如下所述：
一方面，一种柔性锌锑复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)配置含锑盐、锌盐的电镀液；
(2)将MXene膜放入电镀液，采用电沉积的方法，在MXene膜表面电镀一层锌锑膜；
(3)电镀完成后，取出烘干，即可获得柔性锌锑复合材料。
所述电镀液是锑盐、锌盐、有机酸、硫酸钠的水溶液；
配置电镀液的过程为：将锑盐、锌盐、有机酸、硫酸钠在水中混合均匀即得电镀液；
所述的锌盐是硫酸锌、氯化锌中的一种或两种的混合物；
所述的锌盐浓度是0.01-0.2molL-1；
所述的锑盐是氯化锑、硫酸锑中的一种或两种以上的混合物；
所述的锑盐浓度是0.01-0.2molL-1；
所述的有机酸为酒石酸和/或柠檬酸
所述的有机酸的浓度是0.05-0.2molL-1；
所述的硫酸钠的浓度是0.01-1molL-1；
所述的电沉积参数是0.1-10mA cm-2，时间是0.5-20h。
另一方面，一种柔性锌锑复合材料，由上述柔性的锌锑复合材料的制备方法获得。
第三方面，一种柔性锌锑复合材料二次电池中的应用，包括锂离子电池、钠离子电池、钾离子电池、锌离子电池等。
本发明具有如下有益效果：
(1)本发明中直接在柔性的MXene膜电镀锌锑合金，工艺简单，可以大幅度地降低制备成本。
(2)制备的柔性的电极材料可以直接作为电池的电极材料，避免使用导电剂和粘结剂，因此可以简化工艺，降低成本，也可以提高电池的能量密度。该电极材料具有很好的柔性，因此在加工、应用过程中不易折断，具有广阔的应用前景。
(3)采用电镀法将锌锑电镀在MXene上，可以获得均匀的锌锑颗粒，此外，MXene与锌锑合金之间有较强的结合力，这样可以提高材料的导电性，也可获得稳定的电极结构。
(4)基于其独特的结构，在循环过程中，自支撑的结构有利于缓冲体积变化，获得良好的性能。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。以下，结合附图来详细说明本发明的实施方案，其中：
图1：是实施例1中MXene的XRD图。
图2：是实施例1中MXene的SEM图。
图3：是实施例1中制备出的柔性的锌锑复合材料的SEM图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本公开。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。
除非另行定义，文中所使用的所有专业与科学用语与本领域熟练人员所熟悉的意义相同。本发明所使用的试剂或原料均可通过常规途径购买获得，如无特殊说明，本发明所使用的试剂或原料均按照本领域常规方式使用或者按照产品说明书使用。此外，任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中。文中所述的较佳实施方法与材料仅作示范之用。
实施例1
一种柔性锌锑复合材料，制备方法如下：
(1)配置电镀液：将氯化锌、氯化锑、酒石酸、硫酸钠在水中混和均匀，得到含0.04M氯化锌、0.05M氯化锑、0.1M酒石酸、0.2M硫酸钠的水溶液；
(2)将MXene膜放入到上述到电镀液中，采用电沉积的方法，在MXene膜表面电镀一层锌锑膜，其中电镀参数为1mA cm-2，时间是2h；
(3)电镀完成后，将其取出，烘干，即可获得柔性锌锑复合材料。
图1、图2为MXene的XRD图和SEM图，而图3为实施例1中制备出的柔性的锌锑复合材料的SEM图，从图3可知，通过本发明的方法成功制备得到柔性锌锑复合材料，该柔性锌锑复合材料为MXene的表面形成一层锌锑膜。
实施例2
一种柔性锌锑复合材料，制备方法如下：
(1)配置电镀液：将氯化锌、氯化锑、酒石酸、硫酸钠在水中混合均匀，得到0.04M氯化锌、0.05M氯化锑、0.1M酒石酸、0.2M硫酸钠的水溶液；
(2)将MXene放入到上述到电镀液中，采用电沉积的方法，在MXene膜表面电镀一层锌锑膜，其中电镀参数为5mA cm-2，时间是0.8h；
(3)电镀完成后，将其取出，烘干，即可获得柔性锌锑复合材料。
实施例3
一种柔性锌锑复合材料，制备方法如下：
(1)配置电镀液：将氯化锌、氯化锑、酒石酸、硫酸钠在水中混合均匀，形成含0.04M氯化锌、0.05M氯化锑、0.1M酒石酸、0.2M硫酸钠的水溶液；
(2)将MXene放入到上述到电镀液中，采用电沉积的方法，在MXene膜表面电镀一层锌锑膜，其中电镀参数为0.1mA cm-2，时间是18h；
(3)电镀完成后，将其取出，烘干，即可获得柔性锌锑复合材料。
实施例4
一种柔性锌锑复合材料，制备方法如下：
(1)配置电镀液：将氯化锌、氯化锑、酒石酸、硫酸钠在水中混合均匀，形成含0.1M氯化锌、0.1M氯化锑、0.2M酒石酸、0.5M硫酸钠的水溶液；
(2)将MXene放入到上述到电镀液中，采用电沉积的方法，在MXene膜表面电镀一层锌锑膜，其中电镀参数为0.8mA cm-2，时间是0.6h；
(3)电镀完成后，将其取出，烘干，即可获得柔性锌锑复合材料。
实施例5
一种柔性锌锑复合材料，制备方法如下：
(1)配置电镀液：将氯化锌、氯化锑、酒石酸、硫酸钠在水中混合均匀，形成含0.03M氯化锌、0.04M氯化锑、0.1M酒石酸、0.5M硫酸钠的水溶液；
(2)将MXene放入到上述到电镀液中，采用电沉积的方法，在MXene膜表面电镀一层锌锑膜，其中电镀参数为2mA cm-2，时间是1h；
(3)电镀完成后，将其取出，烘干，即可获得柔性锌锑复合材料。
实施例6
一种柔性锌锑复合材料，制备方法如下：
(1)配置电镀液：将氯化锌、氯化锑、酒石酸、硫酸钠在水中混合均匀，形成含0.1M氯化锌、0.1M氯化锑、0.2M酒石酸、0.5M硫酸钠的水溶液；
(2)将MXene膜放入到上述到电镀液中，采用电沉积的方法，在MXene膜表面电镀一层锌锑膜，其中电镀参数为0.5mA cm-2，时间是0.5h；
(3)电镀完成后，将其取出，烘干，即可获得柔性的的锌锑复合材料。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种柔性锌锑复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)配置含锑盐和锌盐的电镀液；
(2)将MXene膜放入所述电镀液，采用电沉积的方法，在MXene膜表面电镀一层锌锑膜；
(3)电镀完成后，取出烘干，即可获得柔性锌锑复合材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述电镀液是锑盐、锌盐、有机酸、硫酸钠的水溶液。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，配置电镀液的过程为：将锑盐、锌盐、有机酸、硫酸钠在水中混合均匀即得电镀液。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述的锌盐是硫酸锌、氯化锌中的一种或两种的混合物；所述的锌盐浓度是0.01-0.2molL-1。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述的锑盐是氯化锑、硫酸锑中的一种或两种的混合物；所述的锑盐浓度是0.01-0.2molL-1。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述的有机酸为酒石酸和/或柠檬酸；所述的有机酸的浓度是0.05-0.2molL-1。
7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述的硫酸钠的浓度是0.01-1molL-1。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的电沉积参数是0.1-10mA cm-2，电沉积时间是0.5-20h。
9.一种根据权利要求1-8任一项所述的制备方法制备得到的柔性锌锑复合材料。
10.一种如权利要求9所述的柔性锌锑复合材料在二次电池中的应用，其特征在于，所述二次电池包括锂离子电池、钠离子电池、钾离子电池、或锌离子电池。
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