[发明专利]一种Sn-Co@void@C复合材料的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种Sn‑Co@void@C复合材料的制备发方法及其应用。通过共沉淀法合成CoSn(OH)₆，经过热处理得到SnO₂/Co₃O₄，接着进行SiO₂和碳层的包覆，后洗去SiO₂并进行碳热还原，最终得到Sn‑Co@void@C复合材料，该材料应用于钠离子电池负极材料。本发明中设计合成中空核壳结构使得金属内芯的体积膨胀问题得以缓解，改善了循环稳定性。本发明利用金属Co将Sn分成若干微区，减少了死钠的产生，进一步的改善了材料的循环稳定性，为金属基负极材料的体积膨胀问题提供了新的思路。

技术领域

本发明属于纳米复合材料与电化学储能技术领域，具体设计一种 Sn-Co@void@C的制备方法及其应用。该复合材料应用于钠离子电池负极材料， 具有一定的推广性。

背景技术

锡基负极材料因其较高的理论比容量以及更具安全性的特点，成为了钠离子 电池负极材料的研究热点之一。从近年来的研究数据来看锡基合金负极材料的电 化学性能得到了显著的改善，但仍有一些问题尚未完全解决。例如首次放电容量 的不可逆性，循环性能不佳，晶相表面SEI膜的持续生长和氧化膜的形成，活性 物质的团聚，锡基合金负极中死钠的生成等。为解决这些问题提出的方法很多包 括采用多相组成(活性/非活性物质)构建多孔结构以及纳米结构电极，或制备 薄膜合金电极。然而，采用以上单一的方法很难更好的解决这一类负极材料的问 题。因此综合运用以上方法成为了目前的研究趋势。

发明内容

本发明提供一种有效稳定钠离子电池锡基负极循环性能的改性方法，包括以 下步骤：

(1)将SnCl₄·5H₂O、NaOH、Co(NO₃)₂·6H₂O按化学计量比1：6：1分别 溶解成水溶液后充分混合，通过共沉淀法生成CoSn(OH)₆固体，将CoSn(OH)₆固体在空气中以500～800℃热处理得到SnO₂/Co₃O₄。

(2)SnO₂/Co₃O₄依次包覆SiO₂和酚醛树脂(RF)得到SnO₂/Co₃O₄@SiO₂@RF。

(3)通过刻蚀SiO₂以及碳热还原即制得Sn-Co@void@C复合材料。

与现有方法相比，本发明的优点在于：

1.本发明所得到的Sn-Co@void@C复合材料中碳层可以缓解材料在充放电 过程中的“粉化”和“团聚”，中空核壳结构的空隙空间缓冲了金属内芯的体积 膨胀。

2.过渡金属钴的加入将金属锡分隔了多个微区，形成了“马赛克”结构减 少了金属钠的嵌入/脱出过程中的‘死钠’的形成，进而提高了材料的循环稳定 性，提升了电极材料的电化学性能。

3.碳包覆以及金属钴提高了电极材料整体的离子和电子导电性。

附图说明

图1是本发明实施案例中Sn-Co@void@C的SEM

图2是本发明实施案例中Sn-Co@void@C的TEM。

图3是本发明实施案例中Sn-Co@void@C的XRD数据。

图4是本发明实施案例中Sn-Co@void@C复合材料的循环伏安图，扫速为 0.1mV/s，电压范围为0.01-2.0V。