[發(fā)明專利]聚合物摻雜錫酸鋰負(fù)極材料的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110456611.3
• 申請(qǐng)日: 2011-12-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102569812A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃英;王秋芬;趙陽(yáng);王巖;姚文慧;宗蒙
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H01M4/62
• 分類號(hào): H01M4/62;H01M4/485
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種酸鋰負(fù)極材料的制備方法，特別是涉及一種聚合物摻雜錫酸鋰負(fù)極材料的制備方法。?

背景技術(shù)

錫基材料以其高的理論容量、低成本、低毒性、寬廣的實(shí)用性是理想的鋰離子電池負(fù)極材料。文獻(xiàn)“《Journal?of?Alloys?and?Compounds》，415，1-2(2006)pp.229-233”公開(kāi)了采用溶膠凝膠法合成的錫酸鋰材料。方法是將SnCl₄·5H₂O溶解于乙二醇中，攪拌后加入檸檬酸制得溶膠，制得的溶膠放入干燥箱中干燥，以使溶膠結(jié)晶；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；將得到的干凝膠在馬弗爐中溫度400℃時(shí)，預(yù)燒5h；把得到的上述物質(zhì)經(jīng)研磨后馬弗爐中溫度700℃燒結(jié)5h；得到Li₂SnO₃。經(jīng)過(guò)電化學(xué)性能測(cè)試，首次放電容量可達(dá)到1080mAhg^-1，充電容量423mAhg^-1，首次不可逆容量657mAhg^-1，經(jīng)過(guò)50次循環(huán)后放電容量保持380mAhg^-1(在電流密度60mAg^-1，電壓范圍0-1.0V)。但是，文獻(xiàn)中制備的純相Li₂SnO₃具有如下不足：Li₂SnO₃電極的首次不可逆容量較大，經(jīng)過(guò)循環(huán)后放電保持容量較低(即循環(huán)性能欠佳)。這是由于錫在充放電循環(huán)過(guò)程中，體積發(fā)生了膨脹和收縮，引起晶粒破碎，結(jié)構(gòu)崩塌，導(dǎo)致電極的破壞，減少了電極的循環(huán)壽命，并且其在脫插鋰反應(yīng)時(shí)容易“團(tuán)聚”，致使初始不可逆容量增大。?

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)明提供一種聚合物摻雜錫酸鋰負(fù)極材料的制備方法。該方法采用微乳液聚合法得到聚苯胺(以下簡(jiǎn)稱PANI)或者聚吡咯(以下簡(jiǎn)稱PPy)摻雜的Li₂SnO₃負(fù)極材料。本發(fā)明合成的聚合物(PANI或PPy)摻雜的Li₂SnO₃材料，由于PANI或PPy的摻雜，可以有效地緩解充放電時(shí)所引起的體積變化，可以避免材料電極容量衰減過(guò)快，降低初始不可逆容量，同時(shí)增加導(dǎo)電性，使得Li₂SnO₃/PANI(PPy)負(fù)極材料的容量高于純相Li₂SnO₃的循環(huán)性能。?

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：一種聚合物摻雜錫酸鋰負(fù)極材料的制備方法，其特點(diǎn)是包括以下步驟：?

(a)按照摩爾數(shù)n_{聚合物單體}∶n_{十二烷基苯磺酸鈉}＝160～170，將聚合物單體慢慢滴入pH值為1～2、摩爾濃度為0.01～0.02molL^-1的十二烷基苯磺酸鈉溶液中，同時(shí)劇烈攪拌。?

(b)按照摩爾數(shù)n_錫酸鋰∶n_{聚合物單體}＝1∶1～10，將Li₂SnO₃粉末加入步驟(a)制備的溶液中，劇烈磁力攪拌0.5～1h形成微乳液，用冰水冷卻備用。?

(c)按照n_{聚合物單體}∶n_{過(guò)硫酸銨}＝1∶1，配制2～3molL^-1的過(guò)硫酸銨溶液，將其逐滴滴加入步驟(b)制備的溶液中，并保持?jǐn)嚢?0～12h。?

(d)用與步驟(c)所制備溶液等體積的丙酮破乳，抽濾，再用1molL^-1鹽酸和去離子水反復(fù)洗滌濾餅至濾液澄清，將洗滌后的濾餅置于50～60℃真空干燥箱中干燥至恒重，研磨得到聚合物摻雜錫酸鋰粉末。?

本發(fā)明的有益效果是：由于采用微乳液聚合法得到Li₂SnO₃/PANI(PPy)材料。本發(fā)明合成的聚合物(PANI或PPy)摻雜的Li₂SnO₃材料，由于PANI或PPy的摻雜，有效地緩解了充放電時(shí)所引起的體積變化，避免了材料電極容量衰減過(guò)快，降低了初始不可逆容量，同時(shí)增加了導(dǎo)電性，使得Li₂SnO₃/PANI(PPy)負(fù)極材料的容量高于純相Li₂SnO₃的循環(huán)性能。?