[發明專利]用于非水二次電池的負極材料及其制備方法、非水二次電池負極和非水二次電池

有效

• 申請號: 201210535244.0
• 申請日: 2012-12-12
• 公開（公告）號: CN102983318A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發明（設計）人: 李德成;方國清;劉偉偉;孫洪丹;夏炳波;王海波;吳晶晶
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: H01M4/48
• 分類號: H01M4/48;H01M4/62;H01M4/131;H01M10/0525
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 常亮

技術領域

本發明涉及非水二次電池技術領域，特別是涉及一種用于非水二次電池的負極材料及其制備方法、非水二次電池負極和非水二次電池。?

背景技術

隨著資源的快速消耗以及越來越嚴重的氣候異常問題，人們對于清潔的可再生能源的需求也與日俱增。鋰離子二次電池屬于清潔能源領域，具有安全性好，循環性能好，循環壽命長，無毒無害等特點，目前以及成為手機、平板電腦，筆記本電腦，數碼相機等產品的標配電源，未來也有希望被用做大型動力電源和大型儲能電源。?

隨著應用領域的不斷拓展，對新型的鋰離子電池在能量密度方面的要求也越來越高。一般說來，商業化的鋰離子電池正極一般使用鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳錳鈷三元材料或磷酸鐵鋰等材料，目前這些正極材料的實際使用比容量約在140-160mA?h?g^-1之間，負極材料一般是天然石墨或人工石墨等碳材料，其理論比容量為372mA?h?g^-1。由于正極材料的實際比容量要低于負極材料的比容量，因此當前提高鋰離子電池體積比能量的通常做法是提高正負極的壓實密度，進而提高電池內活性物質的實際裝填量。過高的壓實密度會導致電池的安全性和循環性能下降，并且石墨負極的實際使用的比能量約為350-360mA?h?g^-1，已經十分接近其理論容量，因此靠增加石墨負極的壓實密度來為增加正極材料的裝填量的空間是很有限的。只有開發高比容量的新型負極材料才是有效提高鋰離子電池體積比能量的根本途徑。?

目前，人們大力研發的新型高容量負極材料主要是以錫合金和硅合金為?代表的合金類負極材料。錫的理論容量約為990mA?h?g^-1，硅的理論容量約為4200mA?h?g^-1。然而，不論是錫基負極材料還是硅基負極材料，在充放電過程中會伴隨著劇烈的體積變化，這種體積變化會導致材料的晶粒開裂，進而非晶化，導致電池的循環性能變差。目前，對合金類負極的改進包括制備具有不同形貌的Sn/C，Si/C復合材料，以及在此基礎上的Co，Cu，Ti等其他元素的摻雜。盡管如此，仍然不能從根本上解決由于體積膨脹導致的循環性能下降的問題。?

因此，針對上述技術問題，有必要提供一種用于非水二次電池的負極材料及其制備方法、非水二次電池負極和非水二次電池。?

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種用于非水二次電池的負極材料及其制備方法、非水二次電池負極和非水二次電池，通過制備具有介孔結構的錫酸錳MnSnO3納米粒子團，結合新型的碳包覆工藝，從根本上解決高容量合金負極材料循環性能差的問題。?

為了實現上述目的，本發明實施例提供的技術方案如下：?

一種用于非水二次電池的負極材料，所述負極材料為具有介孔結構的碳包覆MnSnO₃材料。?

相應地，一種非水二次電池的負極材料的制備方法，所述方法包括：?

S1、將錫源溶液逐滴加入至錳源溶液中，采用溶液沉淀法制得前軀體材料MnSn(OH)₆；?

S2、將所述前軀體材料MnSn(OH)₆在惰性氣氛下煅燒得到MnSnO₃納米粒子團；?

S3、將MnSnO₃納米粒子團放在可溶性的糖類溶液中，通過水熱碳包覆制得碳包覆MnSnO₃納米粒子團；?

S4、將所述碳包覆MnSnO₃納米粒子團在惰性氣氛下煅燒得到具有介孔結構的碳包覆MnSnO₃納米粒子團。?

作為本發明的進一步改進，所述步驟S1中錫源溶液為錫酸鈉水溶液，錳源溶液為硫酸錳水溶液，步驟S3中的糖類溶液為葡萄糖溶液。?

作為本發明的進一步改進，所述步驟S1中還包括：錫源溶液和錳源溶液反應完成后，繼續攪拌30min。?

作為本發明的進一步改進，所述步驟S1中“溶液沉淀法制得前軀體材料MnSn(OH)₆”具體為：將所得MnSn(OH)₆沉淀離心分離并洗滌，再將所得MnSn(OH)₆沉淀進行恒溫干燥。?

作為本發明的進一步改進，所述干燥溫度為80-110℃，干燥時間為10h。?

作為本發明的進一步改進，所述步驟S2中煅燒溫度為300-600℃，煅燒時間為2-6h。?

作為本發明的進一步改進，所述步驟S3具體為：?