[发明专利]一种锑基空心纳米材料的制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种锑基空心纳米材料的制备方法及应用，制备方法包括以下步骤：将铜纳米材料溶于溶剂中得到第一溶液，将SbCl₃溶于溶剂中得到第二溶液，将所述第一溶液与所述第二溶液混合，反应一段时间后得到锑基空心纳米材料，所述溶剂为二甲基亚砜、乙醇、异丙醇、甲苯或者正己烷中的任意一种。采用该方法制备得到的锑基空心纳米材料可以作为负极材料应用在钠离子电池或锂离子电池，其具有良好的倍率性能、超长的循环稳定性和较高的比容量。

技术领域

本发明涉及钠离子电池技术领域，具体涉及一种锑基空心纳米材料的制备方法及应用。

背景技术

近年来钠离子电池在大规模储能领域受到了学术界和工业界的广泛关注。电池性能强烈依赖于正极、负极、电解质以及它们之间的兼容性。其中负极材料是钠离子电池发展的关键因素。因此开发出用于可充电钠离子电池的高性能负极材料迫在眉睫。金属锑是很有潜力的钠离子电池负极材料之一,其理论比容量高达660mAh/g。然而锑基材料在储钠后会发生严重的体积膨胀，造成锑基材料粉化，严重影响电池的稳定性。

发明内容

为了克服上述技术缺陷，本发明提供了一种锑基空心纳米材料的制备方法及应用，采用该方法制备得到的锑基空心纳米材料可以作为负极材料应用在钠离子电池或锂离子电池，其具有良好的倍率性能、超长的循环稳定性和较高的比容量。

为了达到上述技术效果，本发明提供了一种锑基空心纳米材料的制备方法，包括以下步骤：将铜纳米材料溶于溶剂中得到第一溶液，将SbCl₃溶于溶剂中得到第二溶液，将所述第一溶液与所述第二溶液混合，反应一段时间后得到锑基空心纳米材料，所述溶剂为二甲基亚砜、乙醇、异丙醇、甲苯或者正己烷中的任意一种。

进一步的技术方案为，所述铜纳米材料的形状为铜纳米颗粒、铜纳米线、铜纳米管、铜纳米锥或铜纳米立方块中的任意一种。

进一步的技术方案为，所述铜纳米颗粒的直径为2-500nm，所述铜纳米线的宽为2-500nm，长为1-1000μm；铜纳米管的直径为10-100nm，长为：1-1000μm；铜纳米锥的尺寸底部直径为50-150nm，尖端直径为：10-45nm，长度为1-10μm；铜纳米立方块直径为10-200nm。

进一步的技术方案为，所述第一溶液的浓度为0.01-500mg/mL。

进一步的技术方案为，所述第二溶液的配置方法为所述第二溶液的配置方法为将SbCl₃溶于所述溶剂中，然后加入0-1mol/L的四丁基四氟硼酸铵，得到第二溶液，所述第二溶液的浓度为0.001-5mol/L。

进一步的技术方案为，所述空心纳米材料中铜与锑的摩尔比为1:0.5-5。

进一步的技术方案为，所述第一溶液与第二溶液的反应时间大于五分钟。

本发明还提供了一种锑基空心纳米材料的应用，将锑基空心纳米材料用于钠离子电池或锂离子电池的负极材料。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明将第一溶液和第二溶液混合后发生置换反应，同时由于铜物种向外扩散的速度快于锑向内的扩散速度从而形成管状结构，也就是所谓的Kirkendall效应。所制备的空心结构纳米材料，可以有效缓冲材料的体积膨胀，从而提高电池的性能，将锑基空心纳米材料作为负极材料应用在钠离子电池或锂离子电池中，该类材料用作钠离子或者锂离子电池的负极材料时，具有良好的倍率性能、超长的循环稳定性和较高的比容量。

附图说明

图1为锑纳米管的X射线衍射谱图；

图2为锑纳米管的透射电镜图；

图3为锑纳米管负极钠离子电池的倍率性能示意图；

图4为锑纳米管负极钠离子电池的循环稳定性示意图。