锂离子电池负极用锡碳复合材料及制备方法.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CN112038626A(43)申请公布日2020.12.04(21)申请号202010863866.0(22)申请日2020.08.25(71)申请人哈尔滨工业大学（深圳）地址518000广东省深圳市南山区桃源街道深圳大学城哈尔滨工业大学校区(72)发明人武俊伟余浩斌张阳丁志玉李乐园陈雅芬孙瑞婷(74)专利代理机构深圳新创友知识产权代理有限公司44223代理人江耀纯(51)Int.Cl.H01M4/485(2010.01)H01M4/62(2006.01)H01M10/0525(2010.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称锂离子电池负极用锡碳复合材料及制备方法(57)摘要本发明提供一种锂离子电池负极用锡碳复合材料及制备方法；其方法包括：S1.将锡源溶于水中，加入水溶性无机盐和碳源，物理混合形成混合均匀的溶液；S2.将步骤S1获得的溶液冷冻干燥得白色粉末；S3.将步骤S2干燥后的白色粉末研细，并在保护气氛下进行炭化处理后得到黑色粉末；S4.将步骤S3的黑色粉末洗涤、干燥得到蜂窝状SnO2@C复合材料。该方法制备的锡碳复合材料具有优异的电化学性能，蜂窝状的碳网络能很好地将纳米尺寸的SnO2颗粒包裹住，有利于缓冲SnO2颗粒在充电过程中的体积膨胀，同时形成的导电网络可以为离子传输提供快速有效的通道，并确保电子的快速转移；其制备工艺简单，成本低廉，对环境无污染。CN112038626ACN112038626A权利要求书1/1页1.一种锂离子电池负极用锡碳复合材料的制备方法，其特征在于，包括：S1.将锡源溶于水中，加入水溶性无机盐和碳源，物理混合形成混合均匀的溶液；S2.将步骤S1获得的溶液冷冻干燥得白色粉末；S3.将步骤S2干燥后的白色粉末研细，并在保护气氛下进行炭化处理后得到黑色粉末；S4.将步骤S3的黑色粉末洗涤、干燥得到蜂窝状SnO2@C复合材料。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述锡源包括SnCl4·5H2O和Na2SnO3中的一种。3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述水溶性无机盐形成蜂窝状多孔形貌的模板，所述水溶性无机盐包括钠盐、钾盐所述钠盐包括氯化钠、硫酸钠和碳酸钠中的一种；所述钾盐包括氯化钾、碳酸钾中的一种。4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碳源包括柠檬酸、盐酸多巴胺、葡萄糖、多聚磷酸三聚氰胺中的一种。5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中冷冻干燥温度为-30～-60℃，干燥时间为24～72h。6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述保护气氛为惰性气体。7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中炭化处理的过程为：从室温以1～5℃/min的升温速率升至450～750℃，保温2～5h后自然冷却到室温。8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中，所述干燥为真空干燥，所述真空干燥的温度为60～100℃，真空干燥的时间为10～24h。9.一种锂离子电池负极用锡碳复合材料，其特征在于，包括：经冷冻干燥后，以水溶性无机盐提供的蜂窝状多孔形貌为模板，纳米氧化锡颗粒附着在碳纳米片上，形成三维蜂窝状立体结构的SnO2@C复合材料。10.如权利要求9所述的锂离子电池负极用锡碳复合材料，其特征在于，所述氧化锡颗粒尺寸为100～300nm，蜂窝孔径为0.2～1μm。2CN112038626A说明书1/4页锂离子电池负极用锡碳复合材料及制备方法技术领域[0001]本发明属于锂离子电池制备技术领域，尤其涉及一种锂离子电池负极用锡碳复合材料及制备方法。背景技术[0002]近年来，随着电子产品、电动设备、新能源汽车的快速发展，人们迫切的希望发展具有高比容量、高功率、长循环寿命和环境友好的锂离子电池。负极材料作为锂离子电池的重要组成部分，将直接影响电池能量密度和使用寿命。目前商业化的锂离子电池负极材料主要为石墨，其理论容量约为372mAh/g，无法满足动力电池对高能量密度负极材料的要求，因此研发一种比容量高、价格低廉、对环境友好的负极材料迫在眉睫。氧化锡具有理论比容量高(790mAh/g)、资源储量大且环境友好的优点，有望取代石墨成为新型负极材料。[0003]但SnO2负极同样也存在一些固有的缺点，其在首圈循环过程中的不可逆转换嵌锂导致较低的库伦效率；同时在不断的嵌脱锂过程中会产生严重的体积膨胀和收缩，产生应力从而产生破裂、粉化失效；而且SnO2本身的导电性能较差，无法满足较大电流下的充放电。这些缺点使得SnO2的电化学性能较差，严重阻碍了其商业化应用。[0004]为了解决以上SnO2负极存在的缺点，目前研究较多的方法包括了合成纳米线状、纳米片状、纳米管和纳米棒状以