一种SnSe0.5S0.5-C纳米纤维的静电纺丝制备方法及其应用

技术领域

本发明涉及二次电池技术领域，特别涉及一种SnSe

背景技术

锂离子电池作为一种二次电池，是人类社会发展的重要储能器件。决定锂离子电池能量密度的关键因素在于电极材料。就负极材料而言，SnSe

然而，由于SnSe

发明内容

为解决上述背景技术中提出的现有技术对无法做到对SnSe

S100、将Sn源、Se源和S源按摩尔比1：0.5：0.5～1的比例进行研磨混合，得到混合物A；

S200、将混合物A和溶剂混合并搅拌，得到混合溶液，再加入聚合物，得到溶液B；

S300、将溶液B搅拌2～6h，得到静电纺丝前驱体溶液C；

S400、将前驱体溶液C转移至静电纺丝用注射器中，在静电纺丝装置上进行纺丝，收集产物，将产物进行干燥、预氧化和碳化处理，即得到SnSe

在上述方案的基础上，进一步地，其中，所述溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、乙醇、去离子水中的一种或多种的混合物，所述聚合物为聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯腈、聚乙烯醇中的一种或多种。

在上述方案的基础上，进一步地，S100中、所述Sn源为草酸锡、氯化锡、硫酸锡中的一种或多种；

所述Se源为硒粉、二氧化硒中的一种或多种；

所述S源为硫粉、硫脲、硫代乙酰胺中的一种或多种。

在上述方案的基础上，进一步地，S200中，所述混合物A与溶剂的重量比为1：5～1:16；优选为1：9。

在上述方案的基础上，进一步地，所述溶剂和聚合物的质量比1：0.06～1：0.28。

在上述方案的基础上，进一步地，S400中，所述静电纺丝工艺中，纺丝针头与金属收集基板之间的间距为10～20cm，纺丝电压为10～25KV，环境温度为20～55℃，湿度为25～65％，给液速度为0.1～0.45mL/h；

干燥条件为温度40～100℃，干燥时间4～6h；

所述预氧化的条件工艺条件为，在空气气氛中以升温速率2～5℃/min升温至200～300℃，保温0.5～2.5h。

在上述方案的基础上，进一步地，S400中的所述碳化处理工艺为：继预氧化处理后，在氩气气氛中升温到600～800℃，保温4～6h，升温速率为2～5℃/min。

本发明还提供一种如上任意所述SnSe

本发明还提供一种如上任意所述SnSe

本发明还提供一种如上任意所述SnSe

与现有技术相比，本发明实施例提供的SnSe

本发明实施例通过静电纺丝法实现对SnSe

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为实施例1所对应的扫描电子显微镜图；

图2为实施例1所对应的X-射线衍射图谱；

图3为传统方法制备的纳米纤维(a)以及通过实施例1制备的纳米纤维(b)的透射电子显微镜图像。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所设计的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本发明提供如下SnSe

S100、将Sn源、Se源和S源按摩尔比1：0.5：0.5～1的比例进行研磨混合，得到混合物A；

优选的，Sn源、Se源和S源按摩尔比为1：0.5：0.75～1，更加优选的，所述Sn源、Se源和S源的比例为1：0.5：0.75，当量S源的比例超过0.5时，过量的S会被掺杂到C中，从而获得S掺杂的C，S掺杂为富电子的，可提升纳米纤维的导电性，从而使得电化学性能进一步提升。

其中，所述Sn源为草酸锡、氯化锡、硫酸锡中的一种或多种；所述Se源为硒粉、二氧化硒中的一种或多种；所述S源为硫粉、硫脲、硫代乙酰胺中的一种或多种。

S200、将混合物A和溶剂混合并搅拌，得到混合溶液，再加入聚合物，得到溶液B；

具体的，所述溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、乙醇、去离子水中的一种或多种的混合物，所述聚合物为聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯腈、聚乙烯醇中的一种或多种，混合物A与溶剂的重量比为1：5～1:16；优选为1：9。更优选的，所述溶剂和聚合物的质量比1：0.06～1：0.28，所述聚乙烯吡咯烷酮平均分子量是130万。

S300、将溶液B搅拌2～6h，得到静电纺丝前驱体溶液C；

S400、将前驱体溶液C转移至静电纺丝用注射器中，在静电纺丝装置上进行纺丝，收集产物，具体可以采用铝箔接收产物，再将产物进行干燥，并在管式炉中预氧化和碳化处理，即得到SnSe

具体的，所述注射器采用医用注射器，为平口针头，所述针头为19～23号，所述静电纺丝工艺中，纺丝针头与金属收集基板之间的间距为10～20cm，纺丝电压为10～25KV，环境温度为20～55℃，湿度为25～65％，给液速度为0.1～0.45mL/h；干燥条件为温度40～100℃，干燥时间4～6h；

所述预氧化的条件工艺条件为，升温速率2～5℃/min，在加热容器中(具体可以选择在管式炉中)升温至200～300℃，保温0.5～2.5h，煅烧环境为空气；

继预氧化处理后，在氩气气氛中升温到600～800℃，保温4～6h，升温速率为2～5℃/min。

本发明还提供一种如上任意所述SnSe

采用本发明实施例方法制备的SnSe

表1

其中，上表中对比例1为采用现有的技术方法，具体的现有技术方法为：首先使用Sn源、S源和Se源合成纳米级的SnSe

将实施例1制备的SnSe

将对比例1和实施例1分别进行透射电子显微镜测试，测试结果如图3所示，其中图3(a)为对比例1的图示，图3(b)为实施例1的图示。由图3(a)可以看出，现有技术提供的方法无法对碳纤维进行充分包裹，且会呈现团聚现象，而图3(b)可以看出，本发明提供的技术方案能够对碳纤维进行充分均匀包裹，且不存在团聚现象。将本发明实施例的材料作为锂电池负极材料，对电池进行100次循环后的容量保持率测试，如表1所示，现有技术对比例1的方法制备得到的锂电池100次循环后的比容量仅为324.6mAh/g，而本发明实施例的方法制备得到的锂电池100次循环后的比容量可以达到640mAh/g以上，和现有技术相比，具有显著的进步，具有重要的应用前景。

此外，将表1中的实施例17和18与实施例1进行比较，实施例1得到的锂电池中Sn：Se：S的摩尔比为1:0.5:0.75，其电化学性能效果明显优于实施例实施例17(Sn：Se：S的摩尔比为1:0.5:0.5)，正如上文所述当量S源的比例超过0.5时，过量的S会被掺杂到C中，从而获得S掺杂的C，S掺杂是富电子的，可以提升纳米纤维的导电性，从而使得电化学性能进一步提升。然而发明人还发现，S的比例也并非越过量越好，如实施例18中，Sn：Se：S的摩尔比为1:0.5:1，S的比例高于实施例1中的0.75，其电化学性能反而下降，经发明人大量实验，以Sn源、Se源和S源的比例为1：0.5：0.75为最优选方案。

本发明制备的SnSe

本发明还提供一种如上任意所述SnSe

本发明还提供一种如上任意所述SnSe

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。