[发明专利]一种钠离子电池负极用在碳布上生长实心球状锡电极材料的制备方法

说明书

一种钠离子电池负极用在碳布上生长实心球状锡电极材料的制备方法，1)对碳布进行预处理，先将碳布裁剪，在水热电泳仪中阳极氧化处理碳布2‑5min，使碳布表面增加活性官能团，更易附着生长金属离子；2)将聚乙烯吡咯烷酮溶于乙醇和甘油混合液中得溶液A1，向溶液A1中加入SnCl₂·2H₂O，然后超声处理得溶液A2，溶液A2中Sn²⁺的浓度为0.01‑0.21mol·L^‑1，向溶液A2中加入处理好的碳布；3)向搅拌后的溶液A2中加入还原剂的溶液，利用所述还原剂将碳布上的Sn²⁺还原为Sn单质，然后将得到的碳布在干燥得到碳布/锡柔性电极材料。本发明具有可弯曲折叠，组装简单，无需集流体等优点。

技术领域

本发明属于钠离子电池负极柔性电极技术领域，特别涉及一种钠离子电池负极用在碳布上生长实心球状锡电极材料的制备方法。

背景技术

目前，钠离子电池负极主要采用碳石墨化负极材料，但是碳基负极材料的储钠容量不高，并且制备条件复杂。因此，开发新型的具有高容量和高倍率且制备方法简单的负极材料很有意义。在对负极材料的研究中，发现如Sn、Si、Al、Sb等可与钠形成合金的金属或合金材料具有远远大于石墨的理论容量，引起了电池材料界的广泛关注。然而，合金类材料具有很大的体积效应，导致在充放电过程中材料的粉化脱落，降低了电池的效率和循环性能，极大地影响了这类材料的实际应用。而将负极材料纳米化、与碳基材料复合以及控制微观结构等技术被报道能够一定程度的缓解体积膨胀带来的问题。

Liu Zhiming等人以部分还原的SnO₂纳米粒子(SnO₂/Sn@C)，采用静电纺丝法制备了一维(1-D)碳纳米纤维，并采用了碳涂层和热还原工艺。部分还原的Sn与碳纤维结合，提供了比SnO₂更好的嵌钠/脱钠机制。SnO₂/Sn@C电极做钠离子电池负极材料表现了良好的循环性能(循环50圈后可达到536mAh g-1)和倍率性能(396mAh g-1在2C的电流密度下)。WeiChen等人通过对碳化滤纸的制备，用Sn@C纳米球作为SIBs的负极材料进行装饰。通过纤维素纸纤维的原位碳化，将SnO₂还原为金属锡，得到了以Sn@C纳米球装饰的碳化滤纸，以该材料做电极材料通过自组装在钠离子电池中表现出了优异的电化学性能(Chen W,DengD.Carbonized common filter paper decorated with Sn@C nanospheres as additive-free electrodes for sodium-ion batteries[J].Carbon,2015,87:70-77.)由此可见，通过与碳的复合可以极大地提高电极材料的循环稳定性，但是另一方面碳材料的体积密度特别小，与碳复合将会大大的降低整个负极材料的体积密度，不符合电池材料向质量轻、体积小且容量大的方向发展的趋势，这也限制了其在便携式电子器件中的应用。因此开发一种体积密度大且容量高的负极材料非常具有科学意义。

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钠离子电池负极用在碳布上生长实心球状锡电极材料的制备方法，所制备的碳布/Sn复合材料相比传统电极具有可弯曲折叠，组装简单，无需集流体等优点，同时由于活性物质占比大，其电化学性能也很优异。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种钠离子电池负极用在碳布上生长实心球状锡电极材料的制备方法，包括以下步骤；

1)对碳布进行预处理，先将碳布裁剪成(1.5～5)×(1.5～5cm)的尺寸，在水热电泳仪中阳极氧化处理碳布2-5min，使碳布表面增加活性官能团，更易附着生长金属离子；