[发明专利]一种用作钠电池负极的Na2Zn3O7&rGO材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钠电池领域，尤其涉及一种用作钠电池负极的Na2Zn3O7&rGO材料的制备方法。

背景技术

目前正在开发的可再生清洁能源有风能、太阳能等，它们都属于间歇性能源，如果将其产生的间歇性的的电能并入电网，会干扰电网的正常运行。因此开发出满足大规模储能应用的新型储能技术已成为世界范围内的研究热点。其中，电化学储能是主要储能技术之一。电化学储能技术与其他储能方式相比具有效率高、投资少、使用安全等特点，最符合当今能源的发展方向。化学储能电池中，目前，钠离子电池、铅酸电池等化学电池已实现广泛的应用。钠。

电池由于其能量密度高、工作电压高、无记忆效应、循环寿命长是发展前景最为明朗的高能化学储能电池体系，但是仍然面临着电池安全、循环寿命和成本等方面的限制；铅酸电池寿命太短，液流电池能量密度过低，因此它们都无法实现在大规模储能系统方面的广泛应用。

而钠电池则拥有着原材料来源广泛、制造成本低、安全性高、易于大规模成组应用等特点，是大规模电力储能系统的最佳选择。钠离子电池的组成包括正极、负极、隔膜和电解液。负极由碳或可嵌钠材料组成。负极是钠离子电池中最为复杂的部分之一。

发明内容

本发明针对钠离子电池发展的实际需求和现有技术存在的问题，拟提供一种用作钠电池负极的Na2Zn3O7&rGO材料的制备方法。

本发明提供制备用作钠电池负极的Na2Zn3O7&rGO材料，Na2Zn3O7呈纳米线状，无序交织，纳米线的直径约20-30纳米、长度约5μm-120μm；同时，这些Na2Zn3O7纳米线均匀地嵌入到石墨烯构成的网络、Na2Zn3O7纳米线和石墨烯片一起形成一个三维多孔的网络状结构。本发明制备的用作钠电池负极的Na2Zn3O7&rGO材料的此种微观结构，具有高的孔隙率、良好的结构稳定性和机械性能，这可以减缓在电池工作期间的体积变化的机械应力释放、增强电池性能稳定性。

本发明还提供了上述用作钠电池负极的Na2Zn3O7&rGO材料的制备方法，具体步骤如下：

一定量的Zn(NO₃)₂·6H₂O与NH₄NO₃溶解于二甲氧基乙醇溶剂中，加入一定量的乙酰丙酮、氨水溶液配成前驱体溶液，在常温下搅拌12～24h后陈化制得所需的溶胶；往溶胶中加入15MNaOH水溶液，两者混合在聚四氟乙烯容器，其中Zn(NO₃)₂·6H₂O与NaOH加入的比例为Zn和Na的摩尔浓度3:2；被搅拌10分钟后，密封在一个不锈钢高压釜中，并在180-200℃加热12小时的烘箱中进行热反应，生成Na2Zn3O7沉淀；用去离子水对Na2Zn3O7沉淀反复洗涤，制得PH值约6-7、浓度约为3毫克/毫升的Na2Zn3O7溶液；

将氧化石墨烯(GO)采用Hummers法合成鳞片石墨；然后，将它溶解在乙醇中浓度为 0.5-1.5毫克/毫升；将其与上述Na2Zn3O7溶液混合均匀，搅拌30min-1小时，然后将溶液混合物转移到内衬为聚四氟乙烯的不锈钢高压釜中，加热到200℃，并保持为10小时；

将Na2Zn3O7/rGO复合材料放入炉管中，通入氮气，升温至300-400℃，保温2-3小时，进行退火处理；之后自然冷却至室温，制得Na2Zn3O7/rGO复合材料。

本发明制得的Na2Zn3O7&rGO材料的此种微观结构，应用在钠离子电池中，具有高的孔隙率、良好的结构稳定性和机械性能，这可以减缓在电池工作期间的体积变化的机械应力释放、增强电池性能稳定性。

附图说明

图1为实施例1制得的Na2Zn3O7/rGO材料的扫描电镜图.

图2为实施例1制得Na2Zn3O7/rGO材料为钠电池负极材料时，在200mA/g的电流密度下的充放电曲线。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施例进一步说明本发明。

实施例1