本發(fā)明涉及汽車電池用負(fù)極材料，具體說是新能源汽車電池負(fù)極材料的制備方法。
背景技術(shù)：
卷曲的石墨烯作為一種新型的納米結(jié)構(gòu)引起了一些研究者的注意，名為石墨烯納米卷，其發(fā)現(xiàn)可追溯到1960年，石墨烯納米卷具有準(zhǔn)一維結(jié)構(gòu)，是由平面石墨烯螺旋卷曲而成，其半徑的大小取決于石墨的尺寸和卷曲的曲率。此外，非封閉狀態(tài)的兩端和內(nèi)外邊緣可以提高石墨烯納米卷的儲氫能力，可用于作為超級電容器或電池的電極材料，尤其是作為新能源汽車的電池負(fù)極材料，成新的研發(fā)方向；在石墨烯納米卷層間鍵作用下，可調(diào)的層間距能影響石墨烯納米卷的電子轉(zhuǎn)移及光學(xué)特性。因此，石墨烯納米卷己成為石墨烯基納米材料的研究熱點(diǎn)之一。
目前，石墨烯納米卷的制備和應(yīng)用遠(yuǎn)落后于石墨烯和碳納米管，其研究也只集中在結(jié)構(gòu)和性能的理論計(jì)算和計(jì)算機(jī)仿真研究。采用化學(xué)法合成出石墨與金屬K的插層化合物，然后對其超聲處理，首次制備出石墨烯納米卷，并提出了石墨烯納米卷具有比石墨烯更顯著的儲氫能力和擁有六倍于石墨烯的超大電容的假設(shè)。該方法必需在無水無氧等復(fù)雜且苛刻條件下進(jìn)行，因此，在大規(guī)模制備和應(yīng)用方面受到一定限制。此外，關(guān)于SnO2/石墨烯復(fù)合材料的制備報(bào)道很多，但具體的SnO2/石墨烯納米卷復(fù)合材料確未見記載。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種可制備SnO2/石墨烯納米卷復(fù)合負(fù)極材料的制備方法，該方法簡單，所制備的材料具有優(yōu)異的儲氫性能以及電容性能。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：新能源汽車電池負(fù)極材料的制備方法，其包括以下步驟：
（1）將硫酸溶液和硝酸溶液置于冰水浴中攪拌，然后加入石墨原料和固體高錳酸鉀，并繼續(xù)攪拌；
（2）待溫度升高至室溫后，撤走冰水浴，并加入蒸餾水反應(yīng)，然后抽濾，得到氧化石墨烯；
（3）取上述氧化石墨烯，并置于盛有HCl溶液的容器中，用去離子水分散并攪拌；
（4）然后將上述混合物置于微爆反應(yīng)器中，加入KClO3溶液，再加入H2O2完成微爆反應(yīng)，得到具有卷曲構(gòu)造的氧化石墨烯納米卷；
（5）將上述氧化石墨烯納米卷和SnCl4按一定質(zhì)量比溶于水中混合均勻；
（6）然后加入還原劑反應(yīng)，并過濾、洗滌、干燥，得到SnO2/石墨烯納米卷負(fù)極材料。
作為優(yōu)選，所述硫酸溶液的質(zhì)量濃度為96%，用量為80-100 mL；硝酸的質(zhì)量濃度為96%，用量為20-40 mL；石墨原料的質(zhì)量為2-3g，固體高錳酸鉀的質(zhì)量為13-14g。
作為優(yōu)選，所述氧化石墨烯用量為0.5-1g，HCl溶液的濃度為1mol/L，用量為60-100mL。
作為優(yōu)選，用去離子水分散并采用攪拌器攪拌4-13h。
作為優(yōu)選，KClO3溶液采用逐滴加入的方式，濃度為1mol/L，用量為10-20mL。
作為優(yōu)選，KClO3溶液滴加完成后，再加入50-100mL30%的H2O2。
作為優(yōu)選，氧化石墨烯納米卷與SnCl4的質(zhì)量比為(2-10)。
作為優(yōu)選，還原劑采用水合肼或硼氫化鈉，反應(yīng)時(shí)間10-24h。
從以上技術(shù)方案可知，本發(fā)明在石墨烯納米卷上復(fù)合二氧化錫材料，制備得到的材料性能相較于石墨烯與二氧化錫復(fù)合材料具有更優(yōu)的儲氫性能，將其作為新能源汽車電池的負(fù)極，可大大提高電池的使用性能，延長電池的使用壽命。
具體實(shí)施方式
下面將詳細(xì)說明本發(fā)明，在此本發(fā)明的示意性實(shí)施例以及說明用來解釋本發(fā)明，但并不作為對本發(fā)明的限定。
新能源汽車電池負(fù)極材料的制備方法，其包括以下步驟：
將80-100 mL質(zhì)量濃度為96%的硫酸溶液和20-40 mL質(zhì)量濃度為96%的硝酸溶液置于冰水浴中攪拌，然后加入2-3g石墨原料和13-14g固體高錳酸鉀，并繼續(xù)攪拌；待溫度升高至室溫后，撤走冰水浴，并加入蒸餾水反應(yīng)，然后抽濾，得到氧化石墨烯；取0.5-1g氧化石墨烯置于盛有60-100mL 1mol/L的 HCl溶液的容器中，用去離子水分散并采用攪拌器攪拌4-13h；然后將上述混合物置于微爆反應(yīng)器中，逐滴加入10-20mL 1mol/L 的KClO3溶液，KClO3溶液滴加完成后再加入50-100mL30%的H2O2完成微爆反應(yīng)，得到具有卷曲構(gòu)造的氧化石墨烯納米卷；接著將上述氧化石墨烯納米卷和SnCl4按質(zhì)量比(2-10)溶于水中混合均勻，然后加入還原劑水合肼或硼氫化鈉，反應(yīng)10-24h后，過濾并用去離子水反復(fù)洗滌，干燥即可得到SnO2/石墨烯納米卷復(fù)合負(fù)極材料。
實(shí)施例1
將80mL質(zhì)量濃度為96%的硫酸溶液和20 mL質(zhì)量濃度為96%的硝酸溶液置于冰水浴中攪拌，然后加入2g石墨原料和13g固體高錳酸鉀，并繼續(xù)攪拌；待溫度升高至室溫后，撤走冰水浴，并加入蒸餾水反應(yīng)，然后抽濾，得到氧化石墨烯；取0.5g的氧化石墨烯和60 mL 1mol/LHCl燒瓶中，用去離子水分散并用攪拌器攪拌4h，然后將得到的混合物置于微爆反應(yīng)器中，逐滴加入10mL 1mol/L KClO3到微爆反應(yīng)器中，滴加完成后再加入50mL30%的H2O2完成微爆反應(yīng)，最終得到具有卷曲構(gòu)造的氧化石墨烯納米卷；將制得的氧化石墨烯納米卷和SnCl4按質(zhì)量比1：5溶于水中混合均勻，后加入還原劑水合肼，反應(yīng)10h后，過濾并用去離子水反復(fù)洗滌，干燥即可得SnO2/石墨烯納米卷復(fù)合材料。
將上述材料作為汽車電池的負(fù)極，測試得到：電極在600mA·g-1的充放電電流密度、0.05-3.0 V電壓下的循環(huán)性能顯現(xiàn)出較大的性能改善，首次放電容量達(dá)2770 mAh·g-1，充電容量為1540 mAh·g-1， 首次庫侖效率約56%， 100 個循環(huán)后放電容量約820mAh·g-1。
實(shí)施例2
將90 mL質(zhì)量濃度為96%的硫酸溶液和30 mL質(zhì)量濃度為96%的硝酸溶液置于冰水浴中攪拌，然后加入2.5g石墨原料和13.5g固體高錳酸鉀，并繼續(xù)攪拌；待溫度升高至室溫后，撤走冰水浴，并加入蒸餾水反應(yīng)，然后抽濾，得到氧化石墨烯；取1g的氧化石墨烯和80 mL 1mol/LHCl燒瓶中，用去離子水分散并用攪拌器攪拌8h，然后將得到的混合物置于微爆反應(yīng)器中，逐滴加入20mL 1mol/L KClO3到微爆反應(yīng)器中，滴加完成后再加入70mL30%的H2O2完成微爆反應(yīng)，最終得到具有卷曲構(gòu)造的氧化石墨烯納米卷；將制得的氧化石墨烯納米卷和SnCl4按1:2比溶于水中混合均勻，后加入還原劑硼氫化鈉，反應(yīng)15h后，過濾并用去離子水反復(fù)洗滌，干燥即可得SnO2/石墨烯納米卷復(fù)合材料。
相對于未被包覆的 SnO2材料的電極，將上述材料作為汽車電池的負(fù)極，測試得到：電極在600mA·g-1的充放電電流密度、0.05-3.0 V電壓下的循環(huán)性能顯現(xiàn)出較大的性能改善，首次放電容量達(dá)2580 mAh·g-1，充電容量為1720 mAh·g-1， 首次庫侖效率約67%，在100 個循環(huán)后放電容量從 170mAh·g-1改善至 920mAh·g-1。
實(shí)施例3
將100 mL質(zhì)量濃度為96%的硫酸溶液和40 mL質(zhì)量濃度為96%的硝酸溶液置于冰水浴中攪拌，然后加入3g石墨原料和14g固體高錳酸鉀，并繼續(xù)攪拌；待溫度升高至室溫后，撤走冰水浴，并加入蒸餾水反應(yīng)，然后抽濾，得到氧化石墨烯；取1g的氧化石墨烯和100 mL 1mol/LHCl燒瓶中，用去離子水分散并用攪拌器攪拌13h，然后將得到的混合物置于微爆反應(yīng)器中，逐滴加入10mL 1mol/L KClO3到微爆反應(yīng)器中，滴加完成后再加入50-100mL30%的H2O2完成微爆反應(yīng)，最終得到具有卷曲構(gòu)造的氧化石墨烯納米卷；將制得的氧化石墨烯納米卷和SnCl4按質(zhì)量比1：10溶于水中混合均勻，后加入還原劑水合肼，反應(yīng)24h后，過濾并用去離子水反復(fù)洗滌，干燥即可得SnO2/石墨烯納米卷復(fù)合材料。
將上述材料作為汽車電池的負(fù)極，測試得到：電極在600mA·g-1的充放電電流密度、0.05-3.0 V電壓下的循環(huán)性能顯現(xiàn)出較大的性能改善，首次放電容量達(dá)2470 mAh·g-1，充電容量為1460 mAh·g-1， 首次庫侖效率約60%，在100 個循環(huán)后放電容量為 890mAh·g-1。
以上對本發(fā)明實(shí)施例所提供的技術(shù)方案進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明實(shí)施例的原理以及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只適用于幫助理解本發(fā)明實(shí)施例的原理；同時(shí)，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，在具體實(shí)施方式以及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。