一种蚕沙掺锡铁电池负极材料及其制备方法.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CN108199029A(43)申请公布日2018.06.22(21)申请号201810027265.9(22)申请日2018.01.11(71)申请人电子科技大学地址611731四川省成都市高新区（西区）西源大道2006号(72)发明人吴孟强陈治单双郭豪李文磊徐自强陈诚(74)专利代理机构成都点睛专利代理事务所(普通合伙)51232代理人敖欢葛启函(51)Int.Cl.H01M4/36(2006.01)H01M4/62(2006.01)权利要求书1页说明书4页(54)发明名称一种蚕沙掺锡铁电池负极材料及其制备方法(57)摘要本发明提供一种蚕沙掺锡铁电池负极材料及其制备方法，包括以下步骤：将锡源水溶液与铁源水溶液混合在水中形成锡铁混合溶液；将蚕沙干燥去除杂质；将蚕沙浸泡在锡铁混合溶液中搅拌形成均匀浆料；将浆料放入烘箱中烘干；将烘干后的浆料放在管式炉中烧制，进行第一次球磨；将球磨后的材料放入管式炉中碳化；之后再进行第二次球磨，加入粘结剂和导电碳黑再研磨得到负极材料；本方法使用的蚕沙十分适于制作成电池电极材料等储能材料，这种结构适合掺杂，能够保证掺杂后电极的循环稳定性；本方法向蚕沙中掺入铁、锡元素，能将材料的比容量提升到500mAh/g，库伦效率为96％，充电容量保持在首次的65％。CN108199029ACN108199029A权利要求书1/1页1.一种蚕沙掺锡铁电池负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将配置的锡源水溶液与铁源水溶液混合在水中形成锡铁混合溶液并搅拌；(2)将蚕沙干燥去除杂质；(3)将蚕沙浸泡在锡铁混合溶液中1-5h，搅拌形成均匀浆料；(4)将浆料放入烘箱中烘干；(5)将烘干后的浆料放在管式炉中烧制，之后进行第一次球磨；(6)将第一次球磨后的材料放入通氮气的管式炉中，进行碳化；之后再进行第二次球磨，加入粘结剂和导电碳黑，以二次球磨后的材料：粘结剂：导电炭黑的质量比为8：1：1混合，再研磨，得到负极材料。2.根据权利要求1所述的一种蚕沙掺锡铁电池负极材料的制备方法，其特征在于：所述铁源为氯化亚铁或氯化铁。3.根据权利要求1所述的一种蚕沙掺锡铁电池负极材料的制备方法，其特征在于：所述锡源为氧化锡、氯化亚锡、四氯化锡其中的一种。4.据权利要求1所述的一种蚕沙掺锡铁电池负极材料的制备方法，其特征在于：步骤(3)蚕沙与所述锡铁混合溶液的质量比为1:(1-8)。5.根据权利要求1所述的一种蚕沙掺锡铁电池负极材料的制备方法，其特征在于：铁源溶液的浓度为0.1-0.5摩尔/升，锡源溶液的浓度为0.3-0.7摩尔/升。6.根据权利要求1所述的一种蚕沙掺锡铁电池负极材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中锡源水溶液、铁源水溶液与另外加入的水的体积比满足x:y:1-x-y，0.1<x<0.5，0.1<y<0.5，搅拌时间为1-5h。7.根据权利要求1所述的一种蚕沙掺锡铁电池负极材料的制备方法，其特征在于：步骤(4)浆料放入烘箱中，设置烘箱温度70-90℃，烘干12-18h。8.根据权利要求1所述的一种蚕沙掺锡铁电池负极材料的制备方法，其特征在于：步骤(5)烘干后的浆料在管式炉中烧制时，温度为250-400℃，时间2-5h，然后置于球磨机中球磨12-24h。9.根据权利要求1所述的一种蚕沙掺锡铁电池负极材料的制备方法，其特征在于：步骤(6)碳化在700-1000℃下进行，碳化时通入氮气，持续2-5h；然后置于球磨机中进行二次球磨的时间为12-24h。10.权利要求1至9任意一项所述制备方法得到的蚕沙掺锡铁电池负极材料。2CN108199029A说明书1/4页一种蚕沙掺锡铁电池负极材料及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及锂电池制备技术领域以及新能源储能领域，具体涉及一种使用蚕沙作为碳源再掺入锡、铁元素制备的锂电池负极材料及其制备方法。背景技术[0002]在能量存储领域，碳材料的理论比容量为372mAh/g，作为电池来说，这个容量比较小，因此需要提升其比容量。通常的做法是向碳材料中加入比容量较高的金属元素，如锡。由于电池循环充放电的过程中，金属体积膨胀，破坏电极结构，所以电池稳定性不佳。本方法制备多孔碳材为金属的膨胀提供了缓冲空间，提高了电池的循环性能。[0003]锂电池作为一种成熟的电池，在生活中已经得到了广泛的应用，拥有很广的市场。对锂电池的电极通常是碳基材料。向碳基材料中掺杂提高性能是一种常见做法。为了给电池工作过程中的锂、掺杂物质的膨胀留有缓冲空间以避免电池结构被破环，锂电池通常采用多孔、化学及物理稳定、导电性能优异的碳材作为电极材料，同时多孔结构也利于掺杂。[0004]种桑养蚕是中国传统农业生产模式的一种，为中国经济发展做出了一定贡献。然