開啟超聲模式，超聲1min使PVP分子與Sn2+充分作用后，得到溶液A，然后選擇溫度-時間模式，溫度保持在30°C，并打開磁力攪拌裝置，控制溶液A內轉子轉速為500r/min，攪拌5min ；
[0026]2)配制NaBH4的水溶液，得到溶液B，溶液B的濃度為1.68mol.L ―1，然后將溶液B逐滴快速的滴入攪拌后的溶液A中，待滴加完畢后離心，將離心得到的沉淀放在冷凍干燥機中進行干燥，得到納米錫粉；
[0027]3)用日本理學D/max2000PCX-射線衍射儀分析樣品(納米錫粉)，發現樣品與JCPDS編號為65-0296的四方晶系的Sn結構一致(參見圖1)。將該樣品用美國FEI公司TecnaiG2F20S-TWIN型的場發射透射電子顯微鏡進行觀察，從圖2可以看出所制備的Sn結構為空心球狀；
[0028]4)以所制備的納米錫粉作為鈉離子電池負極材料，組裝成電池。使用BTS電池充放電測試儀測試其充放電性能和倍率性能，從圖3a、圖3b中可以看出空心球狀納米錫顆粒作為鈉離子電池負極材料時，相比于實心球顆粒其循環穩定性和倍率性能都有所提高。
[0029]實施例3
[0030]I)稱取質量為0.9504g的PVP (分子量為30000)溶于10mL的乙醇中，溶解后再加入0.9504g的SnCl2.2H20得混合液(Sn2+的濃度為0.04mol.L ―1)，將混合液倒入微波-超聲合成萃取反應儀(上海新儀微波化學科技有限公司，Uwave-1000型)中，開啟超聲模式，超聲20min使PVP分子與Sn2+充分作用后，得到溶液A，然后選擇溫度-時間模式，溫度保持在40°C，并打開磁力攪拌裝置，控制溶液A內轉子轉速為800r/min，攪拌1min ；
[0031]2)配制NaBH4的水溶液，得到溶液B，溶液B的濃度為0.168mol.L 然后將溶液B逐滴快速的滴入攪拌后的溶液A中，待滴加完畢后離心，將離心得到的沉淀放在冷凍干燥機中進行干燥，得到納米錫粉；
[0032]3)用日本理學D/max2000PCX-射線衍射儀分析樣品(納米錫粉)，發現樣品與JCPDS編號為65-0296的四方晶系的Sn結構一致。將該樣品用美國FEI公司TecnaiG2F20S-TWIN型的場發射透射電子顯微鏡進行觀察，可以看出所制備的Sn結構為空心球狀；
[0033]4)以所制備的納米錫粉作為鈉離子電池負極材料，組裝成電池。使用BTS電池充放電測試儀測試其充放電性能和倍率性能，可以看出空心球狀納米錫顆粒作為鈉離子電池負極材料時，相比于實心球顆粒其循環穩定性和倍率性能都有所提高。
[0034]實施例4
[0035]I)稱取質量為1.9008g的PVP (分子量為30000)溶于40mL的乙醇中，溶解后再加入1.9008g的SnCl2.2H20得混合液(Sn2+的濃度為0.2ImoI.L -1)，將混合液倒入微波_超聲合成萃取反應儀(上海新儀微波化學科技有限公司，Uwave-1000型)中，開啟超聲模式，超聲15min使PVP分子與Sn2+充分作用后，得到溶液A，然后選擇溫度-時間模式，溫度保持在50°C，并打開磁力攪拌裝置，控制溶液A內轉子轉速為500r/min，攪拌5min ；
[0036]2)配制NaBH4的水溶液，得到溶液B，溶液B的濃度為1.68mol.L ―1，然后將溶液B逐滴快速的滴入攪拌后的溶液A中，待滴加完畢后離心，將離心得到的沉淀放在冷凍干燥機中進行干燥，得到納米錫粉；
[0037]3)用日本理學D/max2000PCX-射線衍射儀分析樣品(納米錫粉)，發現樣品與JCPDS編號為65-0296的四方晶系的Sn結構一致。將該樣品用美國FEI公司TecnaiG2F20S-TWIN型的場發射透射電子顯微鏡進行觀察，可以看出所制備的Sn結構為空心球狀；
[0038]4)以所制備的納米錫粉作為鈉離子電池負極材料，組裝成電池。使用BTS電池充放電測試儀測試其充放電性能和倍率性能，可以看出空心球狀納米錫顆粒作為鈉離子電池負極材料時，相比于實心球顆粒其循環穩定性和倍率性能都有所提高。
[0039]實施例5
[0040]I)稱取質量為1.9008g的PVP (分子量為30000)溶于10mL的乙醇中，溶解后再加入0.9504g的SnCl2.2H20得混合液(Sn2+的濃度為0.04mol.L ―1)，將混合液倒入微波-超聲合成萃取反應儀(上海新儀微波化學科技有限公司，Uwave-1000型)中，開啟超聲模式，超聲5min使PVP分子與Sn2+充分作用后，得到溶液A，然后選擇溫度-時間模式，溫度保持在30°C，并打開磁力攪拌裝置，控制溶液A內轉子轉速為800r/min，攪拌1min ；
[0041]2)配制NaBH4的乙醇溶液，得到溶液B，溶液B的濃度為0.168mol.L 然后將溶液B逐滴快速的滴入攪拌后的溶液A中，待滴加完畢后離心，將離心得到的沉淀放在冷凍干燥機中進行干燥，得到納米錫粉；
[0042]3)用日本理學D/max2000PCX-射線衍射儀分析樣品(納米錫粉)，發現樣品與JCPDS編號為65-0296的四方晶系的Sn結構一致。將該樣品用美國FEI公司TecnaiG2F20S-TWIN型的場發射透射電子顯微鏡進行觀察，可以看出所制備的Sn結構為空心球狀；
[0043]4)以所制備的納米錫粉作為鈉離子電池負極材料，組裝成電池。使用BTS電池充放電測試儀測試其充放電性能和倍率性能，可以看出空心球狀納米錫顆粒作為鈉離子電池負極材料時，相比于實心球顆粒其循環穩定性和倍率性能都有所提高。
[0044]本發明以PVP作為模板劑，直接制備出了空心球狀的納米錫粉作為負極材料，無需與碳復合，極大地提高了電池材料的能量密度，并且具有較好的循環穩定性。該方法生產工藝簡單、周期短、不需要大型設備，在鈉離子電池應用方面具有很大的科學意義。
【主權項】
1.一種鈉離子電池負極用空心球狀納米錫電極材料的制備方法，其特征在于:包括以下步驟: 1)將0.0l?3.5g的聚乙烯吡咯烷酮溶于20?10mL乙醇中得溶液Al，向溶液Al中加入SnCl2.2H20，然后超聲處理5?20min得溶液A2，溶液A2中Sn2+的濃度為0.01?5mol.L \將溶液A2于20?50°C下攬樣5?1min ； 2)向攪拌后的溶液A2中加入還原劑的溶液，利用所述還原劑將Sn2+還原為Sn單質，然后通過離心將Sn單質分離，將分離得到的Sn單質冷凍干燥得到空心球狀納米錫電極材料。
2.根據權利要求1所述一種鈉離子電池負極用空心球狀納米錫電極材料的制備方法，其特征在于:所述空心球狀納米錫電極材料為空心球結構，空心球結構的粒徑為20?30nm，且空心球結構是由錫顆粒組裝而成。
3.根據權利要求1所述一種鈉離子電池負極用空心球狀納米錫電極材料的制備方法，其特征在于:所述還原劑為NaBH4，溶解還原劑的溶劑為水、乙醇或異丙醇。
4.根據權利要求3所述一種鈉離子電池負極用空心球狀納米錫電極材料的制備方法，其特征在于:所述還原劑的溶液中還原劑的濃度為0.01?5mol.L'
5.根據權利要求1所述一種鈉離子電池負極用空心球狀納米錫電極材料的制備方法，其特征在于:所述攪拌的轉速為400?1000r/min。
【專利摘要】本發明提供一種鈉離子電池負極用空心球狀納米錫電極材料的制備方法，以乙醇為溶劑，PVP作為模板劑，直接用NaBH4等還原劑將Sn2+還原成納米錫顆粒，通過控制PVP的加入量制備了一種空心球結構的納米錫，以其作為負極材料組裝成鈉離子電池，具有優異的電化學性能。本發明制備周期短，工藝簡單，重復性高，反應溫度低，能耗低，節約生產成本，適合大規模生產制備。
【IPC分類】B82Y30-00, H01M4-38, B82Y40-00, C01G19-02
【公開號】CN104609462
【申請號】CN201510012018
【發明人】李嘉胤, 程婭伊, 黃劍鋒, 曹麗云, 吳建鵬, 盧靖, 許占位
【申請人】陜西科技大學
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2015年1月9日