一种锡纳米复合材料及其制备方法.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CN107331831A(43)申请公布日2017.11.07(21)申请号201610271748.4(22)申请日2016.04.28(71)申请人严天祥地址541000广西壮族自治区桂林市秀峰区信义路6号(72)发明人严天祥(74)专利代理机构桂林市华杰专利商标事务所有限责任公司45112代理人唐修豪(51)Int.Cl.H01M4/134(2010.01)H01M4/1395(2010.01)B82Y30/00(2011.01)权利要求书1页说明书3页(54)发明名称一种锡纳米复合材料及其制备方法(57)摘要本发明提供了一种锡纳米复合材料及其制备方法，其制备方法，包括：（1）将锡盐溶液缓慢滴加入一定浓度的碱溶液中；（2）将过渡金属TM盐溶液缓慢滴入到混合溶液中，得到沉淀物；（3）离心并清洗沉淀物，然后将沉淀物加入到碳源有机物溶液，搅拌均匀后，烘干；（4）将烘干的产物在管式炉中进行烧结，得到所述的纳米锡基复合负极材料，该制备方法安全、操作步骤简单、周期短、成本低，该方法制备的复合负极材料由纳米锡或锡的化合物颗粒组成，合金化、碳材料和纳米结构可以缓解锡在脱嵌锂过程中的体积膨胀，有效提高电池的循环和倍率性能。CN107331831ACN107331831A权利要求书1/1页1.一种锡纳米复合材料及其制备方法，其特征是，包括下述步骤:1）将锡盐溶液缓慢滴入一定浓度PH值9-13的碱溶液中；2）将过渡金属加入到TM盐溶液中，再将混合物缓慢滴入到步骤1）所得的溶液中，得到沉淀物；3）离心、清洗步骤2）中获得的沉淀物，再将沉淀物加入到碳源有机物溶液中，搅拌均匀，将沉淀物烘干，得到前驱体；4）将前驱体在管式炉中进行烧结，得到锡纳米复合材料。2.根据权利要求1所述的锡纳米复合材料及其制备方法，其特征是，步骤1）中，所述的锡盐为氯化锡、氯化亚锡或硫酸亚锡，所述的碱溶液为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、氨水、尿素溶液中的一种或其混合溶液，所述的碱溶液中需要添加碳材料和pH值调节剂溶液，所述的碳材料为碳纳米小球或/和活性炭纳米颗粒；所述的调节剂为柠檬酸、氨水和乙酸的一种或其混合溶液。3.根据权利要求1所述的锡纳米复合材料及其制备方法，其特征是，步骤2）中，所述的过渡金属为Cu,Ni或Co；所述的TM盐溶液为硫酸盐、氯化盐、硝酸盐、乙酸盐、草酸盐中一种。4.根据权利要求1所述的锡纳米复合材料及其制备方法，其特征是，所述的锡盐与TM盐投料摩尔比为：Sn:TM=1:0.5~2。5.突然出现的这个混合溶液的比例为步骤1+步骤2出现的，应该在什么地方或时间进行表述。6.根据权利要求1所述的锡纳米复合材料及其制备方法，其特征是，步骤3）中，所述的碳源有机物为葡萄糖、蔗糖或PVP，所述的溶剂为去离子水或乙醇。7.根据权利要求1所述的锡纳米复合材料及其制备方法，其特征是，步骤4）中，烧结气氛为惰性气氛、N2/H2混合气体或Ar/H2混合气体，混合气体中氢气含量为5%~10%；烧结温度为200~500℃；烧结时间为4~8小时；由室温升到烧结温度的速率为2~10℃/min。8.权利要求1-6任一项所述的制备方法制备的锡纳米复合材料，所述纳米复合负极材料包括纳米锡或纳米锡的化合物的一种或几种。2CN107331831A说明书1/3页一种锡纳米复合材料及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及锂离子电池电化学领域，特别涉及一种锡纳米复合材料及其制备方法。背景技术[0002]随着世界经济持续、高速地发展，能源短缺、环境污染、生态恶化等问题逐渐加深，能源供需矛盾日益突出，许多国家在提高能源使用效率，开发可再生能源以及环境保护上进行了积极的探索和实践，无论从能源还是环保角度，混合动力汽车和纯动力汽车都将是替代依靠化石燃料的汽车的最好选择，锂离子电池具有电压高、比能量大、质量轻、环境友好等优点，目前已经广泛应用于便携式电子产品和电动工具等领域，并有望成为未来混合动力汽车和纯动力汽车的能源供给之一。[0003]目前已经工业化生产的石墨负极材料的低容量（理论比容量为372mAh/g），不能适应当前发展高能量、高安全性动力电池的要求。[0004]金属锡基材料具有高储锂能力，是一种很有前景的负极材料。[0005]但锡负极材料存在充放电过程中体积变化大、首次充放电循环库伦效率低、高倍率性能差等问题。[0006]解决这些问题，主要通过惰性相复合、多孔结构和纳米结构材料等途径来克服金属锡的体积膨胀，改善负极的性能。[0007]Sn-TM(TM为Cu,Ni,Co)纳米复合负极材料已被广泛报道，其制备多采用电沉积方法、模板法、溶胶-凝胶法，而这些方法存在1产量低，2制备过程复杂，3周期长，4成本高，5不易控制等问题。发明内