[發(fā)明專利]鋰離子電池負(fù)極材料錫酸鋰的制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110366586.X
• 申請日: 2011-11-17
• 公開（公告）號: CN102420319A
• 公開（公告）日: 2012-04-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃英;趙陽;王秋芬;宗蒙;王瀟雅
• 申請（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: H01M4/485
• 分類號: H01M4/485
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鋰離子電池負(fù)極材料的制備方法，特別是涉及一種鋰離子電池負(fù)極材料錫酸鋰的制備方法。

背景技術(shù)

鋰離子電池是近年來應(yīng)用和開發(fā)前景最好的電源之一。改善和提高鋰離子電池的電化學(xué)性能的關(guān)鍵是尋求合適的電極材料，使電池具有足夠高的儲鋰量和很好的鋰脫嵌可逆性，以保證電池大容量、高電壓和長循環(huán)壽命的要求。

國內(nèi)外對于碳基負(fù)極材料的制備及研究報(bào)道較多，大多數(shù)已商品化的負(fù)極材料也以碳基材料為主，但石墨材料的理論容量僅為372mAh/g，存在著比容量低，首次充放電效率低，有機(jī)溶劑共嵌入等不足，人們致力于開發(fā)新型的高比容量非碳基負(fù)極材料，錫基材料以其特有的高比容量日益受到人們的關(guān)注。

文獻(xiàn)《Journal?of?Alloys?and?Compounds》，415，1-2(2006)pp.229-23公開了一種錫酸鋰(Li₂SnO₃)材料的制備方法。該方法采用溶膠凝膠法制備Li₂SnO₃粉末，其以SnCl₄·5H₂O為前驅(qū)體，以檸檬酸為絡(luò)合劑，合成Li₂SnO₃粉末。先將SnCl₄·5H₂O溶解在乙二醇溶液中，攪拌后加入檸檬酸，待溶液澄清后加入Li₂CO₃攪拌至透明制得溶膠；再將制得的溶膠放入干燥箱中干燥，以使溶膠結(jié)晶；然后將蒸干溶劑的干凝膠放在電熱爐上，加熱使其燃燒直至完全；再將得到的干凝膠在馬弗爐中于溫度400℃預(yù)燒5h；最后把得到的上述物質(zhì)經(jīng)研磨后在馬弗爐于700℃燒結(jié)5h得到產(chǎn)物。經(jīng)過恒電流充放電實(shí)驗(yàn)測試。其首次放電容量可達(dá)到1080mAh/g，充電容量423mAh/g，首次不可逆容量657mAh/g，首次庫倫效率僅為39.1％，由其循環(huán)性能曲線可知經(jīng)過20次循環(huán)后容量保持400mAh/g左右(在電流密度60mA/g，電壓范圍0～1.0V)。其所述方法制備Li₂SnO₃粉末具有以下缺點(diǎn)：采用溶膠凝膠法步驟復(fù)雜，操作不便，且其具有較大的首次不可逆容量。這是由于其在脫插鋰反應(yīng)時容易“團(tuán)聚”，致使初始不可逆容量增大，最終導(dǎo)致容量減小。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有的方法制備Li₂SnO₃首次不可逆容量大的不足，本發(fā)明提供一種鋰離子電池負(fù)極材料錫酸鋰的制備方法。該方法將二氧化錫和碳酸鋰混合研磨后，加入聚乙烯醇水溶液，制成流變態(tài)混合物。在該狀態(tài)下，固體和液體充分接觸，形成流變體系，并將該體系置于微波下反應(yīng)得到產(chǎn)物L(fēng)i₂SnO₃。該方法使固體反應(yīng)物變成流變體系，增強(qiáng)了固體粒子間的有效接觸。體系有利于熱交換和鋰離子的擴(kuò)散，微波輔助過程將能夠大大地簡化反應(yīng)的工藝及有效的抑制顆粒的團(tuán)聚，可以降低電極材料的初始不可逆容量。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種鋰離子電池負(fù)極材料錫酸鋰的制備方法，其特點(diǎn)是包括以下步驟：

(a)稱取質(zhì)量比為1∶0.8～1∶1.2的碳酸鋰和二氧化錫，加入無水乙醇分散后充分研磨；

(b)將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1～5％的聚乙烯醇水溶液加入上述溶液中，常溫下在磁力攪拌器中攪拌2～3h，充分?jǐn)嚢韬螅瑢⒒旌衔锓湃牒嫦?5～85℃烘干，得到前驅(qū)體；

(c)將前驅(qū)體放入微波馬弗爐中，在650～750℃下煅燒8～10h，取出后充分研磨得到Li₂SnO₃粉末。

本發(fā)明的有益效果是：由于將二氧化錫和碳酸鋰混合研磨后，加入聚乙烯醇水溶液，制成流變態(tài)混合物。在該狀態(tài)下，固體和液體充分接觸，形成流變體系，并將該體系置于微波下反應(yīng)得到產(chǎn)物L(fēng)i₂SnO₃。該方法使固體反應(yīng)物變成流變體系，增強(qiáng)了固體粒子間的有效接觸。體系有利于熱交換和鋰離子的擴(kuò)散，微波輔助過程將大大地簡化了反應(yīng)的工藝及有效的抑制顆粒的團(tuán)聚，降低了電極材料的初始不可逆容量。

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作詳細(xì)說明。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例1制備Li₂SnO₃粉末的XRD圖。

圖2是本發(fā)明實(shí)施例1制備Li₂SnO₃粉末的SEM圖