[發(fā)明專利]一種核殼結(jié)構(gòu)Sn/C納米復(fù)合材料的制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910199564.1
• 申請日: 2009-11-26
• 公開（公告）號: CN101723315A
• 公開（公告）日: 2010-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王暉;徐甲強(qiáng);趙宏濱
• 申請（專利權(quán)）人: 上海大學(xué)
• 主分類號: B82B3/00
• 分類號: B82B3/00;H01M4/13
• 代理公司: 上海上大專利事務(wù)所(普通合伙) 31205
• 代理人: 陸聰明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種核殼結(jié)構(gòu)Sn/C納米復(fù)合材料的制備方法，屬納米材料制造工藝技術(shù)領(lǐng) 域。

技術(shù)背景

作為潛在的鋰離子電池下一代負(fù)極材料，納米錫近年來已成為世界鋰離子電池科研工作 者的研究對象。由于錫的理論比容量(Li_4.4Sn，992mAh/g)比傳統(tǒng)的石墨(LiC₆，372mAh/g) 高很多，而且不會發(fā)生溶劑嵌入現(xiàn)象，工作電壓比石墨高，安全性能得到改善；但是在嵌鋰/ 脫鋰過程中，金屬錫體積變化非常大，會導(dǎo)致電極粉碎和容量的快速衰減。納米粒子絕對體 積很小，更好地容納鋰離子嵌入與脫出所來的應(yīng)力變化，提高結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，改善循環(huán)壽命， 因此納米錫是一種應(yīng)用前景非常好的電極材料，但是納米材料低的熱力學(xué)穩(wěn)定性和高的比表 面積，導(dǎo)致納米粒子團(tuán)聚和電解液沉積的增加，核殼結(jié)構(gòu)Sn/C納米復(fù)合材料可以有效地解決 上述問題，納米錫作為核被外圍的無定形碳包圍，形成結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的納米復(fù)合材料。核殼結(jié)構(gòu) Sn/C納米復(fù)合材料的制備方法已有較多的報(bào)道，具體有以下方法：

G.L.Cui等通過真空熱分解烯丙基三苯錫一步合成空心錫碳膠囊納米顆粒(Small?12 (2007)2066-2069)；Kyu.T.Lee等采用微乳液方法制備出包裹錫的球形空心碳材料，陽 離子表面活性劑CTAB在溶液中形成膠束，錫源是三丁基苯基錫，碳源是間苯二酚-甲醛樹脂(J. Am.Chem.Soc?19(2003)652-5653)，B.Scrosati等使用與上述同樣原料合成出納米結(jié) 構(gòu)Sn-C復(fù)合材料，但采用的是浸漬方法，首先合成出間苯二酚-甲醛凝膠，然后和純的三丁基 苯基錫混合在一起，接著高溫惰性氣氛下煅燒(Adv.Mater?20(2008)3169-3175)；M. J.Noh等采用化學(xué)還原法，乙二醇作為溶劑，檸檬酸三鈉作為封端劑，NaBH₄為還原劑，將四 錫鹽還原成錫，然后在水熱條件下與葡萄糖混合，葡萄糖碳化，合成出被無定形碳包覆的錫 復(fù)合材料(Chem.Mater?8(2005)1926-1929)；I.Grigoriants等采用超聲化學(xué)合成方法， 將納米錫嵌入SBA-15作為模板的介孔碳里(Chem.Commun?7(2005)921-923)；W.M.Zhang 等以SiO₂球?yàn)槟０澹疅岷铣沙鯯nO₂/C，高溫煅燒得包裹納米錫粒子的彈性碳空心球(Adv. Mater?20(2008)1160-1165)；K.Wang等采用反相微乳液方法制備Sn/C微球復(fù)合物，當(dāng) 酚醛樹脂固化時，將SnO₂粉末加入到反相微乳液的水相里，緊接著在氬氣氣氛下碳化，碳熱 還原得到錫(Electrochem.Solid-State.Lett.7(2006)A320-A323)；Y.Wang等在 合成納米錫的過程中摻入KS6石墨，得到錫碳復(fù)合材料，將SnCl₄溶液加入鄰二氮菲(phen) 水溶液里，攪拌幾分鐘形成(phen)SnCl₄配位化合物，加入KS6，接著滴加還原劑NaBH₄得最 終產(chǎn)物(J.Electrochem.Soc?11(2004)A1804-A1809)。

目前采用的合成方法眾多紛雜，多數(shù)反應(yīng)體系里使用昂貴、危險(xiǎn)的金屬錫有機(jī)物，有毒 的有機(jī)溶劑和價(jià)格不菲的表面活性劑，難以工業(yè)化生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種核殼結(jié)構(gòu)Sn/C納米復(fù)合材料的制備方法。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種核殼結(jié)構(gòu)Sn/C納米復(fù)合材料的制備方法，其特征在于該方法的具體步驟為：

a.將錫源溶于PEG-600水溶液中，錫源與PEG-600的摩爾比控制在0.1～1，60℃保溫12 小時，加入六亞甲基四乙胺，六亞甲基四乙胺與錫源的摩爾比為1∶(1～4)，得乳白色 渾濁溶液；然后將所得白色渾濁溶液在150～180℃反應(yīng)12～48小時；冷卻至室溫；最 后經(jīng)過過濾、水洗、醇洗和烘干得白色二氧化錫納米顆粒；

b.將步驟a制備出的二氧化錫納米顆粒，苯酚，HMT分別按摩爾比為(0.5～2.0)∶7.6∶ 3.8溶于去離子水中，在150～180℃反應(yīng)2-6小時；然后冷卻至室溫；最后經(jīng)過過濾、 水洗、醇洗和烘干得黃色的二氧化錫/酚醛樹脂前驅(qū)物；