二氧化钨纳米线阵列/锡酸锌纳米带负极材料的制备方法及产品和应用
技术领域
本发明涉及一种锂电池负极材料的制备方法，特别是涉及一种二氧化钨纳米线阵列/锡酸锌纳米带负极材料的制备方法及其产品和应用。
背景技术
随着社会的发展，锂离子电池备受关注。锂离子电池是目前世界上最为理想的可充电电池，它不仅具有能量密度大、循环寿命长、无记忆效应及污染小等优点。随着技术的进步，锂离子电池将广泛应用于电动汽车、航空航天及生物医药等领域，因此，研究与开发动力用锂离子电池及相关材料具有重大的意义。对于动力用锂离子电池而言，其关键是提高功率密度和能量密度，而功率密度和能量密度提高的根本是电极材料，特别是负极材料的改善。
自上世纪90年代初，日本的科技工作者开发出了层状结构的碳材料，碳材料是最早为人们所研究并应用于锂离子电池商品化的材料，至今仍是大家关注和研究的重点之一，但是碳负极材料存在一些缺陷：电池化成时，与电解液反应形成SEI膜，导致电解液的消耗和较低首次库伦效率；电池过充时，可能会在碳电极表面析出金属锂，形成锂枝晶造成短路，导致温度升高，电池爆炸；另外，锂离子在碳材料中的扩散系数较小，导致电池不能实现大电流充放电，从而限制了锂离子电池的应用范围。
锡酸锌（Zn2SnO4）是一种尖晶石结构的复合氧化物，目前也可以作为锂离子电池负极材料，但是，锡酸锌电化学性能不足，需通过转化和合金化反应具有较高的Li+储存容量。该材料被认为是一种具有前途的锂离子电池负极材料。
发明内容
为克服锡酸锌电化学性能差的不足，本发明目的在于：提供一种二氧化钨纳米线阵列/锡酸锌纳米带负极材料的制备方法。
本发明的再一目的在于：提供一种上述方法获得的二氧化钨纳米线阵列/锡酸锌纳米带负极材料产品。
本发明的又一目的在于：提供一种上述产品的应用。
本发明目的通过以下方案实现：一种二氧化钨纳米线阵列/锡酸锌纳米带负极材料的制备方法，包括下述步骤：
（1）锡酸锌纳米带的制备：将摩尔比为2: 1: 300的二氧化锌、二氧化锡和碱金属碱溶液混合，磁力搅拌1~2 h至溶液澄清；转入水热釜中160~180 ℃反应24~36h后，用稀酸清洗3~5次后真空干燥，之后，将其置于马弗炉中450~500 ℃煅烧2~4 h，得到锡酸锌纳米带；
（2）将钨酸钠和稀酸混合得W浓度为0.01~0.05 mol/L的前驱体溶液；
（3）将锡酸锌纳米带作为基底放入上述前驱体溶液中，然后转入反应釜中140~160℃反应时间为3~6 h，经过清洗和干燥，最终得到二氧化钨纳米线阵列/锡酸锌纳米带。
本发明提供了一种二氧化钨纳米线阵列/锡酸锌纳米带负极材料的制备方法，二氧化钨纳米线阵列和锡酸锌纳米带复合材料具有较大的比表面积和电导率，有利于进一步提高材料的电化学性能。本发明制备工艺相对简单，易操作。
在上述方案基础上，所述的碱金属碱为氢氧化钠或氢氧化钾中的一种或其组合。
优选的，所述的稀酸为稀盐酸或稀硝酸中的一种或其组合。
本发明还提供了一种二氧化钨纳米线阵列/锡酸锌纳米带负极材料，根据上述任一所述方法制备得到。
本发明也提供了一种二氧化钨纳米线阵列/锡酸锌纳米带负极材料在锂离子电池中的应用。
本发明提供了一种二氧化钨纳米线阵列/锡酸锌纳米带负极材料的制备方法，工艺相对简单，易操作。所制备的产品二氧化钨纳米线阵列和锡酸锌纳米带具有较大的比表面积和电导率，有利于进一步提高材料的电化学性能。本发明产品作为负极材料首次放电比容量可达1580 mAh/g，具有较高的放电比容量。
附图说明
图1为实施例1二氧化钨纳米线阵列/锡酸锌纳米带的首次放电性能图；
图2为实施例2二氧化钨纳米线阵列/锡酸锌纳米带的首次放电性能图；
图3是实施例3二氧化钨纳米线阵列/锡酸锌纳米带的首次放电性能图。
具体实施方式
本发明通过下面具体实例进行详细的描述，但是本发明的保护范围不受限于这些实施例子。
实施例1
一种二氧化钨纳米线阵列/锡酸锌纳米带负极材料，按下述步骤制备：
（1）锡酸锌纳米带制备：将摩尔比为2: 1: 300的二氧化锌、二氧化锡和氢氧化钠溶液混合，磁力搅拌1h至溶液澄清；转入水热釜中160℃反应24h后，用稀盐酸清洗3次后真空干燥，然后，将其置于马弗炉中500℃煅烧2h，得锡酸锌纳米带；
（2）将钨酸钠和稀盐酸混合得钨（W）浓度为0.01mol/L的前驱体溶液；
（3）将锡酸锌纳米带作为基底放入上述前驱体溶液中，转入反应釜中140℃反应6 h，经过清洗和干燥，最终得到二氧化钨纳米线阵列/锡酸锌纳米带。
图1是本实施例产品二氧化钨纳米线阵列/锡酸锌纳米带的首次放电性能图；首次放电比容量为1580 mAh/g，具有较高的放电比容量。
实施例2
一种二氧化钨纳米线阵列/锡酸锌纳米带负极材料，与实施例近似，按下述步骤制备：
（1）锡酸锌纳米带制备：将摩尔比为2:1:300二氧化锌、二氧化锡和氢氧化钠溶液混合，磁力搅拌2 h至溶液澄清；转入水热釜中180℃反应24 h后，用稀硝酸清洗5次后真空干燥，之后将其置于马弗炉中450℃煅烧4h，得锡酸锌纳米带；
（2）将钨酸钠和稀硝酸混合得前驱体溶液，其中控制W的浓度为0.03 mol/L；
（3）将锡酸锌纳米带作为基底放入上述前驱体溶液中，转入反应釜中160℃反应3 h，经过清洗和干燥，最终得到二氧化钨纳米线阵列/锡酸锌纳米带。
图2是本实施例二氧化钨纳米线阵列/锡酸锌纳米带的首次放电性能图；首次放电比容量为1370 mAh/g。
实施例3
一种二氧化钨纳米线阵列/锡酸锌纳米带负极材料，与实施例近似，按下述步骤制备：
（1）锡酸锌纳米带制备：将摩尔比为2:1:300二氧化锌、二氧化锡和氢氧化钾碱溶液混合，磁力搅拌2h至溶液澄清；转入水热釜中180℃反应24h后，用稀硝酸清洗3次后真空干燥，之后将其置于马弗炉中500℃煅烧4 h，得锡酸锌纳米带；
（2）将钨酸钠和稀硝酸混合得前驱体溶液，其中控制W的浓度为0.05 mol/L；
（3）将锡酸锌纳米带作为基底放入上述前驱体溶液中，然后转入反应釜中160℃反应3h，经过清洗和干燥，最终得到二氧化钨纳米线阵列/锡酸锌纳米带。
图3是二氧化钨纳米线阵列/锡酸锌纳米带的首次放电性能图；首次放电比容量为1500 mAh/g。
