[发明专利]一种锑/还原氧化石墨烯复合材料的制备方法

说明书

本发明提供了一种锑/还原氧化石墨烯纳米复合材料的制备方法，是将三氧化二锑分散于乙二醇中得到乙二醇锑溶液；加入氧化石墨烯超声分散均匀，再加入还原剂NaBH₄进行还原反应后洗涤、干燥，充分研磨得到前体材料；最后将前体材料置于管式炉中，在惰性气气氛下进行退火处理，得到锑/还原氧化石墨烯复合材料。该复合材料用作锂/钠离子电池负极材料，具有良好的电化学性能和具有优异的循环稳定性，因此具有很好的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种锑/还原氧化石墨烯复合材料的制备方法，尤其涉及一种通过化学还原制备Sb/还原氧化石墨烯复合材料的方法，主要用于锂/钠离子电池负极材料，属于复合材料领域和锂离子电池技术领域。

背景技术

锂离子电池（Lithium Ion Battery，简称LIB）作为一种新型的化学储能装置，它具有工作电压高、比能量大、放电电位曲线平稳、自放电小、循环寿命长、低温性能好、无记忆、无污染等优点广泛用于移动通讯、笔记本电脑、交通运输等领域。锂离子电池已经彻底改变并主导了便携式电子设备市场，它正在成为可靠的能量存储设备中最令人鼓舞的选择之一。然而，从便携式电子设备到电动汽车（EV）和智能电网的转变仍然需要LIB的当前能量和能量密度的实质性改善。因此，追求具有高理论容量的新型电极材料变得非常重要。在阳极材料方面，合金阳极材料以其较高的理论容量和安全运行潜力引发了人们极大的研究兴趣。其中锑（Sb）具有660 mAhg^-1的大理论容量，极化率低（0.2 V），合适的工作电压（0.8~0.9V vs Li⁺/Li），被认为是一种有前途的负极候选材料。此外，Sb也是一种极具吸引力的Na离子电池（SIB）负极材料，甚至是LIB的替代品。尽管Sb具有上述优点，但Sb的导电性较低，体积膨胀较大，最终导致颗粒粉碎，失去电接触，容量迅速衰减，严重限制了其实际的长期应用。

为了解决这一问题，一个很有前途的策略就是通过制造复合材料来很好地缓解其体积变化，如碳材料，它可以提供良好的导电性，并可以缓冲由充放电过程引起的大体积变化。在各种碳材料中，还原氧化石墨烯（rGO） 已经被证实是一种理想的材料，可以提供必要的电子路径，促进钠离子的快速扩散，并且由于其优异的导电性、化学稳定性，稳定的机械稳定性和高的比表面积，可以作为缓冲剂来缓解体积膨胀。

CN 201810315640.X公开了一种氧化锑/还原氧化石墨烯纳米复合材料的制备方法，是将GO超声分散于水中形成氧化石墨烯水分散液；将Sb₂O₃超声分散于醇类溶剂中形成三氧化二锑醇分散液，再将两种分散液混合并磁力搅拌分散后，在密闭条件、120~180℃下溶剂热反应8~24小时，除去压力后，过滤，干燥，即得氧化锑/还原氧化石墨烯纳米复合材料。本发明通过控制原料和Sb₂O₃的比例，制备了不同结构的纳米复合材料Sb_xO_y/rGO。然而，该方法无法制备得到单质锑/还原氧化石墨烯复合材料。

发明内容

本发明的目的是提供一种通过化学还原制备锑/还原氧化石墨烯纳米复合材料的方法。

一、锑/还原氧化石墨烯（Sb/rGO）复合材料的制备

本发明Sb/还原氧化石墨烯复合材料的制备方法，是将三氧化二锑分散于乙二醇中得到乙二醇锑溶液；加入氧化石墨烯超声分散均匀，然后加入还原剂NaBH₄搅拌反应30~120min，洗涤、干燥，充分研磨得到前体材料；最后将前体材料置于管式炉中，在惰性气体保护下进行退火处理，得到Sb/还原氧化石墨烯复合材料。

氧化石墨烯的用量为三氧化二锑质量的40~60%。

还原剂NaBH₄的用量为三氧化二锑质量的1~3倍。