一种氮掺杂碳包覆铌酸锡纳米材料及其制备方法与应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113675388A(43)申请公布日2021.11.19(21)申请号202110816485.1B82Y30/00(2011.01)(22)申请日2021.07.20B82Y40/00(2011.01)(71)申请人苏州科技大学地址215009江苏省苏州市高新区学府路99号(72)发明人刘倩倩杜铮宇刘波李宛飞程淼胡敬魏涛凌云(74)专利代理机构苏州市中南伟业知识产权代理事务所(普通合伙)32257代理人杨慧林(51)Int.Cl.H01M4/36(2006.01)H01M4/58(2010.01)H01M4/583(2010.01)H01M10/0525(2010.01)权利要求书1页说明书4页附图4页(54)发明名称一种氮掺杂碳包覆铌酸锡纳米材料及其制备方法与应用(57)摘要本发明提供了一种采用聚苯胺作为氮掺杂碳包覆铌酸锡的制备方法及其在锂电池负极中的应用，属于锂离子电池负极材料技术领域。具体制备方法为：将苯胺加入盐酸中混匀，加入铌酸锡纳米片并超声，将所得混合物加入过硫酸铵搅拌混合反应，固液分离取固相，并进行煅烧得到所述氮掺杂碳包覆SnNb2O6纳米材料。本发明制备得到氮掺杂碳包覆SnNb2O6纳米材料应用于锂电池的负极中。本发明步骤简单、便于工业化大规模生产，作为锂离子电池负极材料表现出较好的循环稳定性能。CN113675388ACN113675388A权利要求书1/1页1.一种氮掺杂碳包覆铌酸锡纳米材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤(1)：将苯胺加入盐酸中混匀，加入铌酸锡纳米片并超声，得到混合物；步骤(2)：将步骤(1)中所得混合物加入过硫酸铵中搅拌反应，固液分离取固相，并进行煅烧得到所述氮掺杂碳包覆铌酸锡纳米材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述铌酸锡纳米片通过以下方法制备得到：将氢氧化钾和五氧化二铌加入水中搅拌混匀并进行水热反应得到混合液，向混合液中加入SnCl2混匀，再次进行水热反应，将反应液固液分离取固相，并将固相干燥即得所述铌酸锡纳米片。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述苯胺与铌酸锡纳米片的质量比为0.3:1‑2:1。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述苯胺与铌酸锡纳米片的质量比为0.3:1‑0.8:1。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述盐酸浓度为1‑3mol/L。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述混合物与过硫酸铵的质量比为1:4‑1:7。7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，搅拌反应时间为6h‑24h。8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述煅烧温度为600℃‑800℃。9.如权利要求1‑8任一项所述的方法制备的氮掺杂碳包覆铌酸锡纳米材料。10.如权利要求9所述的氮掺杂碳包覆铌酸锡纳米材料在锂电池负极材料中的应用。2CN113675388A说明书1/4页一种氮掺杂碳包覆铌酸锡纳米材料及其制备方法与应用技术领域[0001]本发明属于锂离子电池负极材料技术领域，尤其涉及一种采用聚苯胺作为氮掺杂碳包覆SnNb2O6的制备方法及其在锂电池负极中的应用。背景技术[0002]随着社会的不断发展，天然不可再生能源的消耗越来越大，锂电池由于高容量、长循环寿命、高转化效率、污染小等优异性能，成为目前最具优势和前景的能源存储设备。目前应用在商业化锂离子电池负极的材料是石墨，它具有高比容量(理论上为328.7mAh·g‑1)、成本低、循环寿命长的优点，但同时在低工作电压下，电解质还原和锂枝晶的形成方面还存在着严重的安全问题。因此，需要研究出性能更优异的锂离子电池负极材料。[0003]铌酸锡作为一种典型的层状半导体材料，由于其高比容量，安全的操作电位和显著的插层赝电容行为受到了很多研究者的关注。然而，单纯的铌酸锡在合金化‑去合金化过程中会出现体积膨胀现象，从而导致电极结构遭到严重破坏，电极材料发生粉碎以及团聚现象进而从集流体上脱落，导致电极容量迅速衰减。因此寻找一种有效的复合材料来优化铌酸锡的循环稳定性显得尤为重要。氮掺杂碳作为一种典型的功能化碳材料，与铌酸锡复合不仅能够有效提高活性材料的电导，促进电子的快速传递，而且可以缓冲充放电循环过程中的体积膨胀，稳定电极结构。使用氮掺杂碳包覆铌酸锡的锂离子电池容量更高，循环更好。迄今为止，尚未有人报道氮掺杂碳包覆SnNb2O6用于锂离子电池负极材料。因此急需寻找一种新型氮掺杂碳包覆SnNb2O6纳米材料。发明内容[0004]为解决上述技术问题，本发明提供了一种采用聚苯胺作为氮掺杂碳包覆铌酸锡的制备方法及其在