碱金属离子电池负极的锡/磷化锡/碳复合材料的制备.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CN111082034A(43)申请公布日2020.04.28(21)申请号201911293737.6B82Y30/00(2011.01)(22)申请日2019.12.16B82Y40/00(2011.01)(71)申请人上海交通大学地址200240上海市闵行区东川路800号申请人中车工业研究院有限公司(72)发明人刘庆雷赖升华张旺顾佳俊张荻(74)专利代理机构上海汉声知识产权代理有限公司31236代理人胡晶(51)Int.Cl.H01M4/38(2006.01)H01M4/58(2010.01)H01M4/62(2006.01)H01M10/0525(2010.01)权利要求书1页说明书5页附图4页(54)发明名称碱金属离子电池负极的锡/磷化锡/碳复合材料的制备(57)摘要本发明公开了一种碱金属离子电池负极的锡/磷化锡/碳复合材料的制备；主要包括：首先利用海藻酸钠与四价锡离子交联，使用氯化钠作为抑制剂，然后冷冻干燥交联产物，将产物在惰性气氛下碳化后，再使用次磷酸钠磷化得到锡/磷化锡/碳复合材料。本发明通过海藻酸钠交联的方法产生纳米尺寸的氧化锡颗粒，并使其被石墨化的碳包裹住，高分子裂解过程中又形成了较好的孔道结构，在使用气态磷化在获得锡/磷化锡/碳复合材料的同时，保留了其结构，因此制备出的复合材料具有好的孔通道和导电性，能有效抑制锡的膨胀，因而用于碱金属离子电池时具有好的循环性能和倍率性能。该方法操作简单，工艺成本低，易于工业化大规模生产。CN111082034ACN111082034A权利要求书1/1页1.一种用于碱金属离子电池负极的锡/磷化锡/碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：S1、利用海藻酸钠与四价锡离子进行交联反应生成凝胶；S2、所述凝胶经冷冻干燥后在惰性气氛下煅烧碳化，制得氧化锡/碳复合材料；S3、利用次磷酸钠在惰性气氛下磷化所述氧化锡/碳复合材料，即获得所述锡/磷化锡/碳复合材料。2.根据权利要求1所述的用于碱金属离子电池负极的锡/磷化锡/碳复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中，将海藻酸钠溶解在水中，配制成质量浓度为1-2％的溶胶，再将海藻酸钠溶胶滴入浓度为0.1～0.2mol/L的四氯化锡溶液中进行交联反应。3.根据权利要求1所述的用于碱金属离子电池负极的锡/磷化锡/碳复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述交联反应是在加入钠离子作为抑制剂的条件下进行的。4.根据权利要求3所述的用于碱金属离子电池负极的锡/磷化锡/碳复合材料的制备方法，其特征在于，加入锡：钠摩尔比1:1～5的氯化钠作为抑制剂；交联反应时长为24h～48h。5.根据权利要求1所述的用于碱金属离子电池负极的锡/磷化锡/碳复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中，海藻酸钠中的G链段即古洛糖醛酸与四价锡离子发生自发的交联反应生成凝胶，在海藻酸钠中形成均匀的“egg-box”结构。6.根据权利要求1所述的用于碱金属离子电池负极的锡/磷化锡/碳复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述冷冻干燥是将用去离子水清洗后的凝胶在-70～-50℃下冷冻干燥1-3天。7.根据权利要求1所述的用于碱金属离子电池负极的锡/磷化锡/碳复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述碳化方法具体为：在惰性气氛保护下以5～10℃每分钟的升温速率在500℃～1200℃的条件下，煅烧1～2小时。8.根据权利要求1所述的用于碱金属离子电池负极的锡/磷化锡/碳复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S3包括磷化前将锡和磷的摩尔比为1:2～1:10的氧化锡/碳复合材料与次磷酸钠进行研磨混合的步骤，研磨混合的时长为15～30分钟。9.根据权利要求1所述的用于碱金属离子电池负极的锡/磷化锡/碳复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S3中，磷化方法具体为：在惰性气氛下，使用次磷酸钠作为磷源，以5～10℃每分钟的升温速率在200～400℃下磷化5～30分钟。步骤S3中，磷化完成后依次使用去离子水和0.05mol/L的稀盐酸清洗，再真空干燥12～24小时。10.根据权利要求1所述的用于碱金属离子电池负极的锡/磷化锡/碳复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述锡/磷化锡/碳复合材料的结构具体为：3～5nm的金属组分均匀分布在碳基体中，并且周围包裹着多层石墨化的碳层。2CN111082034A说明书1/5页碱金属离子电池负极的锡/磷化锡/碳复合材料的制备技术领域[0001]本发明涉及碱金属离子电池负极材料制备技术领域，具体涉及一种碱金属离子电池负极的锡/磷化锡/碳复合材料的制备。背景技术[0002]锂离子电池是最出名的碱金属离子电池，是一种二次电池，具有能量密度高、环境友好、安全性好