锡钴合金原位催化三维石墨烯/锡/碳纳米管复合材料的制备方法.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CN105470511A(43)申请公布日2016.04.06(21)申请号201510875528.8C01B31/02(2006.01)(2006.01)(22)申请日2015.12.02C01B31/04(71)申请人天津大学地址300072天津市南开区卫津路92号(72)发明人何春年冯超赵乃勤师春生刘恩佐李家俊(74)专利代理机构天津市北洋有限责任专利代理事务所12201代理人程毓英(51)Int.Cl.H01M4/583(2010.01)H01M4/62(2006.01)H01M4/38(2006.01)H01M4/36(2006.01)H01M10/0525(2010.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称锡钴合金原位催化三维石墨烯/锡/碳纳米管复合材料的制备方法(57)摘要本发明涉及一种锡钴合金原位催化三维石墨烯/锡/碳纳米管复合材料的制备方法，包括：制备用柠檬酸、氯化亚锡、硝酸钴和氯化钠的混合溶液；冷冻干燥并研磨后前躯体样品；在氩气气氛下升温至400℃，之后随炉冷却至室温，经研磨得到棕色粉末；制成悬浊液并抽滤后洗涤，干燥后得到黑色粉末；置于管式炉恒温区，排出管式炉内的空气，然后以95:5的比例通入氩气和乙炔的混合气，快速升温至600～750℃，保温0.5～2h，停止乙炔的通入，保持氩气气氛随空气冷却至室温，即得到锡钴合金原位催化三维石墨烯/锡/碳纳米管复合材料。本发明制备的碳纳米管，具有优异的导电性。CN105470511ACN105470511A权利要求书1/1页1.一种锡钴合金原位催化三维石墨烯/锡/碳纳米管复合材料的制备方法，包括以下过程：1)用去离子水溶解柠檬酸、氯化亚锡、硝酸钴和氯化钠，得到含柠檬酸浓度在0.0125～0.025g/mL，含氯化亚锡浓度在0.002～0.004g/mL，含硝酸钴浓度在0.0006～0.002g/mL，含氯化钠浓度在0.18～0.22g/mL的混合溶液；将所得的混合溶液冷冻并干燥，得到均匀混合的固态物质，研磨后得到粒径均匀的混合物粉末前躯体样品。2)将步骤1)制得的前躯体样品置于管式炉恒温区，在氩气气氛下以5～10℃/min的加热速率升温至400℃保温1～2h，之后随炉冷却至室温，经研磨得到棕色粉末；3)将步骤2)制得的棕色粉末分散于去离子水中得到悬浊液，对悬浊液进行抽滤，得到黑色物质，用去离子水洗涤，洗涤至洗涤液中无氯化钠为止，之后于温度60～80℃下干燥5～8h，得到黑色粉末；4)将步骤3)制得的黑色粉末置于管式炉恒温区，以100～200mL/min的流量通入氩气以排出管式炉内的空气，然后以95:5的比例通入氩气和乙炔的混合气，总流量与排气时不变，快速升温至600～750℃，保温0.5～2h，停止乙炔的通入，保持氩气流量在100～200mL/min，随空气冷却至室温，即得到锡钴合金原位催化三维石墨烯/锡/碳纳米管复合材料。2CN105470511A说明书1/4页锡钴合金原位催化三维石墨烯/锡/碳纳米管复合材料的制备方法技术领域[0001]本发明涉及一种锡钴合金原位催化三维石墨烯/锡/碳纳米管复合材料的制备方法，属于锂离子电池电极材料制备技术。背景技术[0002]随着人们对便携式储能设备需求的日益增长，具有高能量密度、高功率密度的锂离子电池受到了越来越多的关注。然而目前商用的传统石墨负极材料理论容量仅为372mAh/g，极大地限制了锂离子电池的能量密度。人们希望可以研制出兼具良好的倍率性能和优异的循环稳定性的材料作为锂离子电池的负极材料。金属锡具有很高的理论容量(993mAh/g)，且导电性良好，放电平台较低，具有作为锂离子电池电极材料的潜力。然而锡在锂离子嵌入和脱出的过程中，存在严重的体积膨胀，膨胀率高达300％，会造成电极极化、电极材料于集流体脱离等问题，使容量急剧衰减，循环稳定性下降。同时，由于锡的熔点较低，存在团聚的倾向，且在反应过程中，易在其表面形成一层较厚的SEI膜，妨碍可逆反应的进行。此外，锡本身的导电性较差，在大电流充放电下无法保持较高的容量，导致锡负极材料的倍率性能不高。[0003]改善锡的体积变化可采用控制锡颗粒的尺寸、形貌、制备具有纳米结构的锡等方法。更为有效的方法是将纳米结构的锡与纳米碳材料进行复合，碳作为基体一方面可以限制锡的体积变化，同时确保锂离子在材料中的传输与扩散。主要的复合方式有碳包覆锡、碳负载锡等方式。在这种复合材料中，碳基材的结构对材料整体的性能起到关键性作用，较大的比表面积、稳定的结构、良好的导电性都是不可或缺的因素。石墨烯由于其独特的单层碳结构，是理想与锡复合的材料。但由于其制备方法复杂，单层易团聚等问题制约了其发展。目前，已有报道利用模板