CN114464872B - 一种表面掺杂卤素的锑纳米片在锂离子电池中的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种表面掺杂卤素的锑纳米片在锂离子电池中的应用，表面采用在锑纳米片中掺杂卤素元素，改善负极材料表面状态，卤素在锂离子电池中，常被认为是一种有益元素。该应用方法在首圈循环中改善SEI膜，稳定库伦效率。在200mA g‑1的电流密度下，首次放电容量和首次充电容量分别为1772.7mAh g‑1和1004.2mAh g‑1，对应首次库伦效率为56.6％。该电极材料在经历150次循环的过程后，比容量仍有953.1mAh g‑1，容量保持率为93.9％。主要是因为剥离后的表面氟掺杂锑纳米片片层较薄，能够在循环中缓解大量的体积膨胀，不至于使活性物质脱落。

Description

一种表面掺杂卤素的锑纳米片在锂离子电池中的应用
技术领域
本发明属于锂离子电池负极材料领域，具体涉及一种表面掺杂卤素的锑纳米片在锂离子电池中的应用。
背景技术
锂离子电池作为一种将本身储存的化学能转化成电能的装置，具有能量密度高、功率密度高、循环寿命长、无记忆效应、自放电率低、工作温度范围宽、安全可靠以及环境友好等优点，在生活中多个领域得以广泛应用。产业化的锂电池的正极材料包括钴酸锂、磷酸铁锂、三元材料等，而在锂电池负极材料的市场上石墨依然占据主导地位，但石墨的容量已难以满足当今的储能要求。因此，发展低成本、高比容量、高稳定性的负极材料是急需解决的问题。
锂离子电池的负极材料分以下三类：碳基材料，转化类材料及合金类材料。与石墨相比，合金负极材料的理论贮锂容量大，贮锂电位低等优势，具有很好的科研前景。锂合金是研究最早的合金类材料，锂作为电位最负的金属，理论比容量为3860mAh﹒g-1，具有很大优势，但是由于金属锂在电化学循环过程中，在电极表面会形成锂枝晶，刺穿隔膜并使电池短路，引发电池起火或爆炸，这严重阻碍了金属锂作为锂电池负极材料的实用化。此外，锂是一种活泼金属，可以与许多金属或非金属(Si、Sn、Al、Ge、P、Sb、Bi等)形成合金。锂合金作为负极材料使用可以很好地避免锂枝晶的产生，改善了电池的安全问题，并具有高容量、导电性好、适应电解液能力强、可快速充放电等优点。形成锂合金的过程是可逆的，可以储存大量锂，反应电位相对较低，是一种较为理想的负极材料。
磷族元素锑作为典型的合金类材料，基于可逆反应可以储存大量锂。具有660mAh﹒g-1高理论比容量，并且放电平台在0.75V(vs.Li/Li+)，高于石墨材料的锂沉积电位-0.045V(vs.Li/Li+)，可避免锂枝晶的生成，并且成本较低。但锑作为锂离子电池负极材料也有很大的缺点，即嵌锂和脱锂前后体积变化巨大，高达300％以上。这导致材料在循环过程中发生粉化，材料之间及材料和集流体之间失去电接触，造成容量快速衰减。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种表面掺杂卤素的锑纳米片在锂离子电池中的应用及其应用，以解决现有技术中锑在锂离子电池负极材料中，易导致材料在循环过程中发生粉化，易造成容量快速衰减的问题。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种表面掺杂卤素的锑纳米片在锂离子电池中的应用，所述锂离子电池的负极材料为表面掺杂卤素的锑纳米片，所述锑纳米片由层状结构的单晶锑块剥离制成；
卤素插入在单晶锑块的层间后，扩大单晶锑块的层间距，将卤素离子锚定在锑纳米片表面，形成表面掺杂卤素的锑纳米片，所述锑纳米片为层状结构。
本发明的进一步改进在于：
优选的，所述表面掺杂卤素的锑纳米片中卤素为F、Cl、Br、I。
优选的，所述表面掺杂卤素的锑纳米片制备方法为：
将离子液体溶于乙腈溶剂中，形成电化学剥离溶液；将夹装有单晶锑块的铂片电极作为正极，将铂丝和银丝分别作为对电极和准参比电极，均放置于装载有电化学剥离溶液的三电极电解槽中，进行恒电位极化反应，在单晶锑块上掺杂卤素，形成表面掺杂卤素的锑纳米片。
优选的，所述离子液体在电化学剥离溶液的浓度为0.01M～1M。
优选的，恒电极极化反应过程中的施加的电压为+6V～+15V。
优选的，恒电位极化的反应时间为1～3小时。
优选的，所述离子液体为[EMIM][BF4]，[EMIM][Cl]，[EMIM][Br]或[EMIM][I]；
优选的，通过表面掺杂卤素的锑纳米片制备电池浆料的过程为：将表面掺杂卤素的锑纳米片、导电剂和粘结剂混合研磨后，溶解在去离子水中，配制出黑色浆料，球磨混合均匀后，形成电池浆料，将电池浆料涂布在铜箔上，涂布厚度为50μm～100μm。
优选的，表面掺杂卤素的锑纳米片、导电剂和粘结剂的混合质量比为8:1:1。
优选的，所述将电池浆料涂布在铜箔上后，在80℃真空烘箱中干燥。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明公开了一种表面掺杂卤素的锑纳米片在锂离子电池中的应用，采用电化学剥离同步卤素掺杂的办法，在锑纳米片表面掺杂卤素元素，改善负极材料表面状态。氟元素在锂离子电池中，常被认为是一种有益元素。因为锂离子电池负极材料在循环过程中会形成一层固态电解质薄膜(SEI)。SEI通常由锂离子和电解质中的其他阴离子形成锂盐，如LiCO3，Li2O，LiF等。SEI的稳定性也影响了电极材料的稳定性，如果在循环过程中，SEI不停地脱落与形成，那将会造成不可逆容量损失，导致电极材料库伦效率低，容量保持率差。LiF作为SEI中的一种特殊成分，它的致密度好，弹性模量高，能够保证电极材料在循环过程中发生一定的体积膨胀而不脱落，提高了电极材料在循环过程中的库伦效率和容量保持率。
本发明的表面氟掺杂锑纳米片作为锂离子电池的负极材料，展现出了相当高水平的一个电化学性能。在200mA g-1的电流密度下，首次放电容量和首次充电容量分别为1772.7mAh g-1和1004.2mAh g-1，对应首次库伦效率为56.6％，大大提高了锑基材料的储锂容量。该电极材料在经历150次循环的过程后，比容量仍有953.1mAh g-1，容量保持率为93.9％。展现出相当高的循环稳定性，主要是因为剥离后的表面氟掺杂锑纳米片片层较薄，能够在循环中缓解大量的体积膨胀，不至于使活性物质脱落。其次，氟元素的引入也成功调控了SEI的成分，使SEI中LiF的形成，进一步稳定了电极材料，提高了电极材料在循环过程中的容量保持率。电极材料在1A g-1的大电流下，可逆比容量为657.2mA g-1，300次循环后容量保持率98.8％。电极材料在5A g-1的大电流下，可逆比容量为420mA g-1，4000次循环后容量保持率≈100％。说明该方法制备的电极材料在不同倍率下均有高的循环稳定性。
本发明的进一步改进在于，一步法制备的表面氟掺杂锑纳米片表面无碳包覆，离心超声干燥后直接作为活性材料，简化了负极材料的制备工艺。
附图说明
图1为实施例1制备的表面氟掺杂锑纳米片的扫描电镜图片；
图2为实施例1制备的表面氟掺杂锑纳米片的XRD表征；图中还给出了β相锑的标准PDF卡片；
图3为实施例1制备的表面氟掺杂锑纳米片的透射电镜图片；
图4为实施例1制备的表面氟掺杂锑纳米片负极材料和块状金属锑对比样在锂离子半电池中，电流密度为200mA g-1下的循环性能；
图5为实施例1制备的表面氟掺杂锑纳米片负极材料在锂离子半电池中，电流密度为5A g-1下的循环性能。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细描述：
一种表面掺杂卤素的锑纳米片负极材料的制备方法，包括以下步骤：
1)电化学剥离法制备表面掺杂卤素的锑纳米片
将离子液体溶于30mL MeCN(乙腈)溶剂中，配置成为电化学剥离溶液，电化学剥离溶液中离子液体的浓度为0.01M～0.5M，其中离子液体可以采用[EMIM][BF4]，[EMIM][Cl]，[EMIM][Br]，[EMIM][I]，从而制备出掺杂有F、Cl、Br、I的锑纳米片负极材料。将夹有单晶锑块的铂片电极作为正极，放置于装有配好电化学剥离溶液的三电极电解槽中，铂丝和银丝分别作为对电极和准参比电极。通过在工作电极上分别施加+6V～+15V对银丝的恒电位极化，反应时间为1～3小时。离子液体的不同浓度能够制备出制备不同氟化度的锑纳米片负极材料。
2)配置电池浆料
将制备好的表面氟掺杂锑纳米片干燥后，与导电剂科琴黑，粘结剂羧甲基纤维素钠，按照8:1:1的质量比混合研磨，溶解在少量去离子水中，配置成为均匀的黑色浆料，并在行星式球磨机中混合均匀。之后用涂布机均匀地涂在铜箔上，厚度为50μm～100μm，放置在80℃真空干燥箱中干燥过夜，除去极片上的水分。
3)扣式电池装配和测试
用裁片机将其裁成直径14mm的圆片，称量活性物质质量后，转移至氩气保护的手套箱中(氧含量和水含量都低于0.1ppm)进行电池组装。采用CR2032扣式电池壳，celgard2325隔膜，电解液为1M LiPF6溶解在EC：DMC＝1:1的溶剂中，对电极使用金属锂片。电池组装完成后，采用新威电池测试通道对电池进行恒流充放电，电流密度分别为0.2A g-1、5A g-1，电压范围0.01V～2V。
实施例1
1.电化学剥离法制备表面氟掺杂锑纳米片
将[EMIM][BF4]离子液体溶于30mL MeCN溶剂中，配置成浓度为0.1M的电化学剥离溶液。将夹有单晶锑块的铂片电极作为正极，放置于装有配好电化学剥离溶液的三电极电解槽中，铂丝和银丝分别作为对电极和准参比电极。通过在工作电极上分别施加+8V对银丝的恒电位极化，反应时间为2小时。
2.配置电池浆料
将制备好的表面氟掺杂锑纳米片干燥后，与导电剂科琴黑，粘结剂羧甲基纤维素钠，按照8:1:1的质量比混合研磨，溶解在少量去离子水中，配置成为均匀的黑色浆料，并在行星式球磨机中混合均匀。之后用涂布机均匀地涂在铜箔上，厚度为50μm，放置在80℃真空干燥箱中干燥过夜，除去极片上的水分。
3.扣式电池装配和测试
用裁片机将其裁成直径14mm的圆片，称量活性物质质量后，转移至氩气保护的的手套箱中(氧含量和水含量都低于0.1ppm)进行电池组装。采用CR2032扣式电池壳，celgard2325隔膜，电解液为1M LiPF6溶解在EC：DMC＝1:1的溶剂中，对电极使用金属锂片。电池组装完成后，采用新威电池测试通道对电池进行恒流充放电，电流密度为0.2A g-1，电压范围0.01V～2V。
对实施例1所制备的样品进行表征测试，结果如下：
参见图1，图1为实施例1制备的表面氟掺杂锑纳米片的扫描电镜图片，从(A)，(B)两图中图中可以看到纳米片的大小相对均匀，表面比较粗糙，横向尺寸约为1微米～3微米，厚度相对较薄。
参见图2，图2为实施例1制备的表面氟掺杂锑纳米片的XRD表征，对比β相锑的标准PDF卡片可以看出，(012)峰明显展宽，表明氟掺杂对其结晶度有相当大的破坏，此外没有检测到其他衍射峰，表明没有其他化合物，既没有生成特定的氟化锑也没有生成氧化锑。
参见图3，图3为实施例1制备的表面氟掺杂锑纳米片的透射电镜图片，通过图3(A)TEM图像，可以观察到表面氟掺杂锑纳米片的粗糙表面及多晶性。通过图3(B)高分辨TEM图像，可以看到清晰地0.31nm的晶面间距，对应锑的(012)面。此外，其他部分晶格不明显，说明其结晶度有所降低。
参见图4，图4为实施例1制备的表面氟掺杂锑纳米片负极材料和块状金属锑对比样在锂离子半电池中，电流密度为200mA g-1下的循环性能。金属锑电极容量衰减严重，主要原因是金属锑电极在循环过程中巨大的体积膨胀并在持续充放电过程中发生机械破碎，致使金属锑从集流体上脱落。实施例1制备的表面氟掺杂锑纳米片负极材料首次放电容量和首次充电容量分别为1772.7mAh g-1和1004.2mAh g-1，对应首次库伦效率为56.6％。不可逆容量损失部分来自电解液在电极表面发生不可逆反应，生成SEI膜，部分来自氟离子与锂离子的不可逆反应。在经历150次循环的过程后，比容量仍有953.1mAh g-1，容量保持率为93.9％。主要是因为剥离后的表面氟掺杂锑纳米片片层较薄，能够在循环中缓解大量的体积膨胀，不至于使活性物质脱落。其次，氟元素的引入也成功调控了SEI的成分，使SEI中LiF的形成，进一步稳定了电极材料，提高了电极材料在循环过程中的容量保持率。
参见图5，图5为实施例1制备的表面氟掺杂锑纳米片负极材料在锂离子半电池中，电流密度为5A g-1下的循环性能。在高电流密度下，电极材料仍可以提供420mA g-1的可逆比容量，4000次循环后容量保持率≈100％。再次证明了该电极材料在循环过程中的循环稳定性。
实施例2
1.电化学剥离法制备表面氟掺杂锑纳米片
将[EMIM][BF4]离子液体溶于30mL MeCN溶剂中，配置成浓度为0.05M的电化学剥离溶液。将夹有单晶锑块的铂片电极作为正极，放置于装有配好电化学剥离溶液的三电极电解槽中，铂丝和银丝分别作为对电极和准参比电极。通过在工作电极上分别施加+8V对银丝的恒电位极化，反应时间为2.5小时。
2.配置电池浆料
将制备好的表面氟掺杂锑纳米片干燥后，与导电剂科琴黑，粘结剂羧甲基纤维素钠，按照8:1:1的质量比混合研磨，溶解在少量去离子水中，配置成为均匀的黑色浆料，并在行星式球磨机中混合均匀。之后用涂布机均匀地涂在铜箔上，厚度为50μm，放置在80℃真空干燥箱中干燥过夜，除去极片上的水分。
3.扣式电池装配和测试
用裁片机将其裁成直径14mm的圆片，称量活性物质质量后，转移至氩气保护的的手套箱中(氧含量和水含量都低于0.1ppm)进行电池组装。采用CR2032扣式电池壳，celgard2325隔膜，电解液为1M LiPF6溶解在EC：DMC＝1:1的溶剂中，对电极使用金属锂片。电池组装完成后，采用新威电池测试通道对电池进行恒流充放电，电流密度为0.2A g-1，电压范围0.01V～2V。
实施例3
1.电化学剥离法制备表面氯掺杂锑纳米片
将[EMIM][Cl]离子液体溶于30mL MeCN溶剂中，配置成浓度为0.1M的电化学剥离溶液。将夹有单晶锑块的铂片电极作为正极，放置于装有配好电化学剥离溶液的三电极电解槽中，铂丝和银丝分别作为对电极和准参比电极。通过在工作电极上分别施加+8V对银丝的恒电位极化，反应时间为2小时。
2.配置电池浆料
将制备好的表面氯掺杂锑纳米片干燥后，与导电剂科琴黑，粘结剂羧甲基纤维素钠，按照8:1:1的质量比混合研磨，溶解在少量去离子水中，配置成为均匀的黑色浆料，并在行星式球磨机中混合均匀。之后用涂布机均匀地涂在铜箔上，厚度为50μm，放置在80℃真空干燥箱中干燥过夜，除去极片上的水分。
3.扣式电池装配和测试
用裁片机将其裁成直径14mm的圆片，称量活性物质质量后，转移至氩气保护的的手套箱中(氧含量和水含量都低于0.1ppm)进行电池组装。采用CR2032扣式电池壳，celgard2325隔膜，电解液为1M LiPF6溶解在EC：DMC＝1:1的溶剂中，对电极使用金属锂片。电池组装完成后，采用新威电池测试通道对电池进行恒流充放电，电流密度为0.2A g-1，电压范围0.01V～2V。
实施例4
1.电化学剥离法制备表面氯掺杂锑纳米片
将[EMIM][Cl]离子液体溶于30mL MeCN溶剂中，配置成浓度为0.2M的电化学剥离溶液。将夹有单晶锑块的铂片电极作为正极，放置于装有配好电化学剥离溶液的三电极电解槽中，铂丝和银丝分别作为对电极和准参比电极。通过在工作电极上分别施加+6V对银丝的恒电位极化，反应时间为3小时。
2.配置电池浆料
将制备好的表面氯掺杂锑纳米片干燥后，与导电剂科琴黑，粘结剂羧甲基纤维素钠，按照8:1:1的质量比混合研磨，溶解在少量去离子水中，配置成为均匀的黑色浆料，并在行星式球磨机中混合均匀。之后用涂布机均匀地涂在铜箔上，厚度为70μm，放置在80℃真空干燥箱中干燥过夜，除去极片上的水分。
3.扣式电池装配和测试
用裁片机将其裁成直径14mm的圆片，称量活性物质质量后，转移至氩气保护的的手套箱中(氧含量和水含量都低于0.1ppm)进行电池组装。采用CR2032扣式电池壳，celgard2325隔膜，电解液为1M LiPF6溶解在EC：DMC＝1:1的溶剂中，对电极使用金属锂片。
实施例5
1.电化学剥离法制备表面溴掺杂锑纳米片
将[EMIM][Br]离子液体溶于30mL MeCN溶剂中，配置成浓度为0.8M的电化学剥离溶液。将夹有单晶锑块的铂片电极作为正极，放置于装有配好电化学剥离溶液的三电极电解槽中，铂丝和银丝分别作为对电极和准参比电极。通过在工作电极上分别施加+12V对银丝的恒电位极化，反应时间为1小时。
2.配置电池浆料
将制备好的表面溴掺杂锑纳米片干燥后，与导电剂科琴黑，粘结剂羧甲基纤维素钠，按照8:1:1的质量比混合研磨，溶解在少量去离子水中，配置成为均匀的黑色浆料，并在行星式球磨机中混合均匀。之后用涂布机均匀地涂在铜箔上，厚度为100μm，放置在80℃真空干燥箱中干燥过夜，除去极片上的水分。
3.扣式电池装配和测试
用裁片机将其裁成直径14mm的圆片，称量活性物质质量后，转移至氩气保护的的手套箱中(氧含量和水含量都低于0.1ppm)进行电池组装。采用CR2032扣式电池壳，celgard2325隔膜，电解液为1M LiPF6溶解在EC：DMC＝1:1的溶剂中，对电极使用金属锂片。
实施例6
1.电化学剥离法制备表面溴掺杂锑纳米片
将[EMIM][Br]离子液体溶于30mL MeCN溶剂中，配置成浓度为0.5M的电化学剥离溶液。将夹有单晶锑块的铂片电极作为正极，放置于装有配好电化学剥离溶液的三电极电解槽中，铂丝和银丝分别作为对电极和准参比电极。通过在工作电极上分别施加+7V对银丝的恒电位极化，反应时间为1.5小时。
2.配置电池浆料
将制备好的表面溴掺杂锑纳米片干燥后，与导电剂科琴黑，粘结剂羧甲基纤维素钠，按照8:1:1的质量比混合研磨，溶解在少量去离子水中，配置成为均匀的黑色浆料，并在行星式球磨机中混合均匀。之后用涂布机均匀地涂在铜箔上，厚度为80μm，放置在80℃真空干燥箱中干燥过夜，除去极片上的水分。
3.扣式电池装配和测试
用裁片机将其裁成直径14mm的圆片，称量活性物质质量后，转移至氩气保护的的手套箱中(氧含量和水含量都低于0.1ppm)进行电池组装。采用CR2032扣式电池壳，celgard2325隔膜，电解液为1M LiPF6溶解在EC：DMC＝1:1的溶剂中，对电极使用金属锂片。
实施例7
1.电化学剥离法制备表面碘掺杂锑纳米片
将[EMIM][I]离子液体溶于30mL MeCN溶剂中，配置成浓度为0.4M的电化学剥离溶液。将夹有单晶锑块的铂片电极作为正极，放置于装有配好电化学剥离溶液的三电极电解槽中，铂丝和银丝分别作为对电极和准参比电极。通过在工作电极上分别施加+10V对银丝的恒电位极化，反应时间为2小时。
2.配置电池浆料
将制备好的表面碘掺杂锑纳米片干燥后，与导电剂科琴黑，粘结剂羧甲基纤维素钠，按照8:1:1的质量比混合研磨，溶解在少量去离子水中，配置成为均匀的黑色浆料，并在行星式球磨机中混合均匀。之后用涂布机均匀地涂在铜箔上，厚度为70μm，放置在80℃真空干燥中干燥过夜，除去极片上的水分。
3.扣式电池装配和测试
用裁片机将其裁成直径14mm的圆片，称量活性物质质量后，转移至氩气保护的的手套箱中(氧含量和水含量都低于0.1ppm)进行电池组装。采用CR2032扣式电池壳，celgard2325隔膜，电解液为1M LiPF6溶解在EC：DMC＝1:1的溶剂中，对电极使用金属锂片。
实施例8
1.电化学剥离法制备表面碘掺杂锑纳米片
将[EMIM][I]离子液体溶于30mL MeCN溶剂中，配置成浓度为0.35M的电化学剥离溶液。将夹有单晶锑块的铂片电极作为正极，放置于装有配好电化学剥离溶液的三电极电解槽中，铂丝和银丝分别作为对电极和准参比电极。通过在工作电极上分别施加+9V对银丝的恒电位极化，反应时间为3小时。
2.配置电池浆料
将制备好的表面碘掺杂锑纳米片干燥后，与导电剂科琴黑，粘结剂羧甲基纤维素钠，按照8:1:1的质量比混合研磨，溶解在少量去离子水中，配置成为均匀的黑色浆料，并在行星式球磨机中混合均匀。之后用涂布机均匀地涂在铜箔上，厚度为50μm，放置在80℃真空干燥箱中干燥过夜，除去极片上的水分。
3.扣式电池装配和测试
用裁片机将其裁成直径14mm的圆片，称量活性物质质量后，转移至氩气保护的的手套箱中(氧含量和水含量都低于0.1ppm)进行电池组装。采用CR2032扣式电池壳，celgard2325隔膜，电解液为1M LiPF6溶解在EC：DMC＝1:1的溶剂中，对电极使用金属锂片。
实施例9
1.电化学剥离法制备表面溴掺杂锑纳米片
将[EMIM][Br]离子液体溶于30mL MeCN溶剂中，配置成浓度为0.01M的电化学剥离溶液。将夹有单晶锑块的铂片电极作为正极，放置于装有配好电化学剥离溶液的三电极电解槽中，铂丝和银丝分别作为对电极和准参比电极。通过在工作电极上分别施加+12V对银丝的恒电位极化，反应时间为1小时。
2.配置电池浆料
将制备好的表面溴掺杂锑纳米片干燥后，与导电剂科琴黑，粘结剂羧甲基纤维素钠，按照8:1:1的质量比混合研磨，溶解在少量去离子水中，配置成为均匀的黑色浆料，并在行星式球磨机中混合均匀。之后用涂布机均匀地涂在铜箔上，厚度为80μm，放置在80℃真空干燥箱中干燥过夜，除去极片上的水分。
3.扣式电池装配和测试
用裁片机将其裁成直径14mm的圆片，称量活性物质质量后，转移至氩气保护的的手套箱中(氧含量和水含量都低于0.1ppm)进行电池组装。采用CR2032扣式电池壳，celgard2325隔膜，电解液为1M LiPF6溶解在EC：DMC＝1:1的溶剂中，对电极使用金属锂片。
实施例10
1.电化学剥离法制备表面碘掺杂锑纳米片
将[EMIM][I]离子液体溶于30mL MeCN溶剂中，配置成浓度为1M的电化学剥离溶液。将夹有单晶锑块的铂片电极作为正极，放置于装有配好电化学剥离溶液的三电极电解槽中，铂丝和银丝分别作为对电极和准参比电极。通过在工作电极上分别施加+15V对银丝的恒电位极化，反应时间为3小时。
2.配置电池浆料
将制备好的表面碘掺杂锑纳米片干燥后，与导电剂科琴黑，粘结剂羧甲基纤维素钠，按照8:1:1的质量比混合研磨，溶解在少量去离子水中，配置成为均匀的黑色浆料，并在行星式球磨机中混合均匀。之后用涂布机均匀地涂在铜箔上，厚度为70μm，放置在80℃真空干燥箱中干燥过夜，除去极片上的水分。
3.扣式电池装配和测试
用裁片机将其裁成直径14mm的圆片，称量活性物质质量后，转移至氩气保护的的手套箱中(氧含量和水含量都低于0.1ppm)进行电池组装。采用CR2032扣式电池壳，celgard2325隔膜，电解液为1M LiPF6溶解在EC：DMC＝1:1的溶剂中，对电极使用金属锂片。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (8)

1.一种表面掺杂卤素的锑纳米片在锂离子电池中的应用，其特征在于，所述锂离子电池的负极材料为表面掺杂卤素的锑纳米片，所述锑纳米片由层状结构的单晶锑块剥离制成；
卤素插入在单晶锑块的层间后，扩大单晶锑块的层间距，将卤素离子锚定在锑纳米片表面，形成表面掺杂卤素的锑纳米片，所述锑纳米片为层状结构；
所述表面掺杂卤素的锑纳米片制备方法为：
将离子液体溶于乙腈溶剂中，形成电化学剥离溶液；将夹装有单晶锑块的铂片电极作为正极，将铂丝和银丝分别作为对电极和准参比电极，均放置于装载有电化学剥离溶液的三电极电解槽中，进行恒电位极化反应，在单晶锑块上掺杂卤素，形成表面掺杂卤素的锑纳米片；
所述离子液体为[EMIM][BF4]，[EMIM][Cl]，[EMIM][Br]或[EMIM][I]。
2.根据权利要求1所述的一种表面掺杂卤素的锑纳米片在锂离子电池中的应用，其特征在于，所述表面掺杂卤素的锑纳米片中卤素为F、Cl、Br、I。
3.根据权利要求1所述的一种表面掺杂卤素的锑纳米片在锂离子电池中的应用，其特征在于，所述离子液体在电化学剥离溶液的浓度为0.01M~1M。
4.根据权利要求1所述的一种表面掺杂卤素的锑纳米片在锂离子电池中的应用，其特征在于，恒电极极化反应过程中的施加的电压为+6V~+15V。
5.根据权利要求1所述的一种表面掺杂卤素的锑纳米片在锂离子电池中的应用，其特征在于，恒电位极化的反应时间为1~3小时。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的表面掺杂卤素的锑纳米片在锂离子电池中的应用，其特征在于，通过表面掺杂卤素的锑纳米片制备电池浆料的过程为：将表面掺杂卤素的锑纳米片、导电剂和粘结剂混合研磨后，溶解在去离子水中，配制出黑色浆料，球磨混合均匀后，形成电池浆料，将电池浆料涂布在铜箔上，涂布厚度为50μm ~100μm。
7.根据权利要求6所述的一种表面掺杂卤素的锑纳米片在锂离子电池中的应用，其特征在于，表面掺杂卤素的锑纳米片、导电剂和粘结剂的混合质量比为8:1:1。
8.根据权利要求6所述的一种表面掺杂卤素的锑纳米片在锂离子电池中的应用，其特征在于，所述将电池浆料涂布在铜箔上后，在80℃真空烘箱中干燥。
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