[發(fā)明專利]一種化學(xué)鍍錫液、其制備方法及用該鍍錫液制備錫/碳復(fù)合材料的方法及所得的產(chǎn)品

無(wú)效

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• 申請(qǐng)日: 2011-12-08
• 公開（公告）號(hào): CN102560452A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王紅強(qiáng);李慶余;季晶晶;張曉輝;趙欣;覃曉捷;文靜波;朱強(qiáng);黃有國(guó)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣西師范大學(xué)
• 主分類號(hào): C23C18/52
• 分類號(hào): C23C18/52;H01M4/62;H01M4/38
• 代理公司: 桂林市持衡專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 45107
• 代理人: 唐智芳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及材料表面化學(xué)處理領(lǐng)域，具體涉及一種化學(xué)鍍錫液、其制備方法及用該鍍錫液制備錫/碳復(fù)合材料的方法及所得的產(chǎn)品。?

背景技術(shù)

目前商品化的鋰離子電池的負(fù)極材料采用的碳素材料包括石墨、焦炭和不可石墨化碳。但是碳負(fù)極材料的儲(chǔ)鋰比容量較低，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足小型化和高功率的需求。?

金屬Sn被認(rèn)為是很有發(fā)展前景的鋰離子電池負(fù)極材料，它的理論容量為992mAh/g。但由于金屬Sn在嵌/脫鋰過(guò)程中發(fā)生嚴(yán)重的體積變化，影響了嵌鋰性能，從而限制了在商業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用。錫與碳形成的復(fù)合材料由于比容量高、性能穩(wěn)定成為鋰離子負(fù)極材料研究熱點(diǎn)，碳材料在嵌脫鋰中具有非常小的體積效應(yīng)，且具有較為松軟的結(jié)構(gòu)，金屬Sn具有相當(dāng)高的嵌鋰容量，但有較大的體積效應(yīng)，將金屬Sn與碳材料復(fù)合，能較好地抑制金屬Sn在嵌/脫鋰過(guò)程中發(fā)生嚴(yán)重的體積效應(yīng)，同時(shí)碳材料本身也具有儲(chǔ)鋰性能。這樣的復(fù)合材料能充分發(fā)揮金屬Sn的容量?jī)?yōu)勢(shì)和碳材料的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)。目前制備金屬/炭復(fù)合材料的方法主要有有機(jī)前軀體熱解法、機(jī)械球磨法、共沉淀法、液相浸漬法等，但尚未見有通過(guò)化學(xué)鍍液進(jìn)行制備錫/碳復(fù)合材料的公開報(bào)道。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種化學(xué)鍍錫液、其制備方法及用該鍍錫液制備錫/碳復(fù)合材料的方法及所得的產(chǎn)品。采用本發(fā)明所述的化學(xué)鍍錫液對(duì)碳材料進(jìn)行包覆制得的錫/碳復(fù)合材料具有高比容量以及優(yōu)異的循環(huán)性能。?

本發(fā)明所述的化學(xué)鍍錫液，它是按以下方法制得：取5～20g可溶性錫鹽溶于8～50ml濃鹽酸中，得到錫鹽濃鹽酸溶液，備用；取30～40g硫脲溶解于部分水中，得到硫脲水溶液，向硫脲水溶液中加入5～20g的次亞磷酸鈉，待次亞磷酸鈉完全溶解后再加入上述錫鹽濃鹽酸溶液，加水定容至1L，即得。?

上述化學(xué)鍍錫液中所述的可溶性錫鹽為氯化亞錫和/或硫酸亞錫，當(dāng)可溶性錫鹽為氯化亞錫和硫酸亞錫的組合時(shí)，所述氯化亞錫和硫酸亞錫之間的配比可為任意配比。?

上述化學(xué)鍍錫液的制備方法，包括以下步驟：?

1)取5～20g可溶性錫鹽溶于8～50ml濃鹽酸中，得到錫鹽濃鹽酸溶液，備用；?

2)取30～40g硫脲溶解于部分水(一般為總用水量的30～60％)中，得到硫脲水溶液，向硫脲水溶液中加入5～20g的次亞磷酸鈉，待次亞磷酸鈉完全溶解后再加入步驟1)制得的錫鹽濃鹽酸溶液，加水定容至1L，即得本發(fā)明所述的化學(xué)鍍錫液。?

上述步驟1)中，所述的可溶性錫鹽為氯化亞錫和/或硫酸亞錫，當(dāng)可溶性錫鹽為氯化亞錫和硫酸亞錫的組合時(shí)，所述氯化亞錫和硫酸亞錫之間的配比可為任意配比。?

上述步驟2)中，所述的次亞磷酸鈉也可先配成水溶液后再加入到硫脲水溶液中，在配制次亞磷酸鈉水溶液時(shí)的用水量一般為總用水量的20～30％。?

本發(fā)明還包括用上述化學(xué)鍍錫液對(duì)碳材料進(jìn)行錫包覆制備錫/碳復(fù)合材料的方法，具體是：取碳材料，研磨或不研磨，按1g∶50～150ml的重量體積比加入到化學(xué)鍍錫液中，于60～80℃水浴中攪拌10～60min后超聲震蕩5～20min，抽濾，水洗，直至濾液中沒有氯離子，烘干，即得。?

上述方法中所述的碳材料可以是碳微球、石墨或活性炭。所述的石墨或活性炭可從市場(chǎng)上直接購(gòu)買。所述的碳微球可以是中間相碳微球、多孔碳微球、微孔碳微球，其中中間相碳微球可從市場(chǎng)上直接購(gòu)買，多孔碳微球和微孔碳微球可按現(xiàn)有常規(guī)方法進(jìn)行制備，具體可以按以下方法進(jìn)行制備：取濃度為1～3mol/L的糖類水溶液置于高壓反應(yīng)釜中，于150～180℃條件下水熱10～12h，得到碳微球前軀體，過(guò)濾，洗滌，烘干后置于管式爐中在氮?dú)獗Ｗo(hù)氣氛、700～1100℃條件下碳化2～5h，得到微孔碳微球或多孔碳微球。所述的糖類物質(zhì)可以是葡萄糖、蔗糖、陽(yáng)離子可溶性淀粉或雙醛可溶性淀粉。?

上述方法中，當(dāng)碳材料需要研磨時(shí)，一般是將碳材料研磨至200目以下；當(dāng)碳材料為石墨或活性炭時(shí)，如果購(gòu)買的產(chǎn)品粒徑已在200目以下，則不需要研磨。?

上述方法中，所述碳材料與化學(xué)鍍錫液的重量體積比優(yōu)選為1g∶60～100ml。?

本發(fā)明還包括由上述方法制得的錫/碳復(fù)合材料。?

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用特殊配比的鍍錫液對(duì)碳材料進(jìn)行錫包覆，使錫能夠均勻的包覆在碳材料的表面，方法簡(jiǎn)單易控，且制得的錫/碳復(fù)合材料作為鋰離子電池負(fù)極材料具有高比容量以及優(yōu)異的循環(huán)性能。?

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明所述實(shí)施例1中步驟1)制得的碳微球的SEM圖；?