[發明專利]鋰離子電池負極用三維納米多孔錫基合金的制備方法

有效

• 申請號: 201310198588.1
• 申請日: 2013-05-27
• 公開（公告）號: CN103290246A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發明（設計）人: 唐亞文;吳平;李建蘋;陳煜;周益明;陸天虹
• 申請（專利權）人: 南京師范大學
• 主分類號: C22C1/08
• 分類號: C22C1/08;C22C13/00;H01M4/38
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 韓朝暉

技術領域

本發明涉及一種錫基合金的制備方法，特別是涉及一種鋰離子電池負極用三維納米多孔錫基合金的制備方法，該錫基合金負極材料具有好的儲鋰性能，如較好循環性能、較高的比容量和倍率性能。

背景技術

目前，全球正面臨能源危機和環境污染兩大嚴峻挑戰。隨著全球經濟的快速發展，煤、天然氣和石油等化石燃料的總量不斷減少，由此所引發的環境污染等問題也日益嚴重，當今各國正在著力研究綠色低能耗的能源的開發和利用。燃料電池由于具有能量轉換效率高、對環境污染小等優點，成為未來最佳的“清潔能源”。而鋰離子電池具有工作電壓高、循環壽命長、功率密度高、無記憶效應、自放電率低和環境友好等優點，被認為是電動汽車用高能量、大功率動力電池的理想選擇，對于能源的高效利用、降低碳排放和環境保護具有重要的意義。

當前商業化的鋰離子電池負極材料主要是石墨碳材料，但石墨低的理論比容量（372?mAh/g），限制了鋰離子電池在儲能及交通領域的應用。近年來陸續報道了一系列具有發展前景的負極材料體系，錫基材料，特別是錫基合金因其高比容量而倍受關注。三維納米多孔錫基合金同時具有納米和微米的結構特性，有望滿足鋰離子動力電池的需求。然而，三維納米多孔錫基合金的制備仍然面臨很大的挑戰，這限制了錫基合金的商業化應用。

發明內容

本發明的目的是提供一種具有三維納米多孔結構的鋰離子電池負極用錫基合金的制備方法，該錫基合金負極材料具有較好循環性能、較高的比容量和倍率性能。

完成上述發明任務的技術方案是：

一種鋰離子電池負極用三維納米多孔錫基合金的制備方法，其特征在于：在0~100℃范圍內，將過渡金屬氰化物和四氯化錫的水溶液混合，反應形成錫基氰膠前驅體；向錫基氰膠前驅體中加入等量或過量的還原劑，靜置0.1~20小時，使錫基氰膠與還原劑充分反應，將產物洗滌，隨后在真空或惰性氣體保護下干燥，即得所述的三維納米多孔錫基合金。

所述過渡金屬氰化物為鈷氰化鉀、亞鐵氰化鉀或鎳氰化鉀等。

所述過渡金屬氰化物水溶液的濃度為0.01~10摩爾/升，四氯化錫水溶液的濃度為0.01~10摩爾/升。

所述過渡金屬氰化物與四氯化錫的摩爾比為0.1:1~10:1。

所述還原劑為硼氫化鈉、水合肼或次亞磷酸鈉等。

更具體地說，本發明的鋰離子電池負極用三維納米多孔錫基合金的制備方法，包括以下步驟：

(1)?錫基氰膠前驅體的制備：在0~100℃范圍內，將濃度0.01~10摩爾/升的鈷氰化鉀、亞鐵氰化鉀或鎳氰化鉀和濃度為0.01~10摩爾/升的四氯化錫的水溶液按照摩爾比0.1:1~10:1，混合反應形成錫基氰膠前驅體。

(2)?三維納米多孔錫基合金的制備：向步驟(1)得到的錫基氰膠前驅體中加入等量或過量的還原劑，靜置0.1~20小時，使錫基氰膠與還原劑充分反應，將產物洗滌，隨后在真空或惰性氣體保護下干燥即得三維納米多孔錫基合金。

相比與現有技術，本發明具有以下有益的技術效果：

(1)?本發明以錫基氰膠體系為前驅體，其具有三維納米多孔空間網絡結構，在還原過程中錫和過渡金屬物種會沿氰膠骨架相互連接而形成三維納米多孔錫基合金，克服了三維納米多孔錫基合金的制備難題。

(2)?本發明制備方法簡單，對環境友好，可以實現大規模生產。

(3)?本發明通過控制過渡金屬氰化物的種類、過渡金屬氰化物與四氯化錫的濃度和比例，可以調節錫基氰膠體系的物理化學性質，從而進一步調控三維納米多孔錫基合金的微觀結構和儲鋰性能。

附圖說明

圖1：實施例1制得的三維納米多孔錫鎳合金的掃描電鏡照片。

圖2：實施例1制得的三維納米多孔錫鎳合金的透射電鏡照片。

圖3：實施例1制得的三維納米多孔錫鎳合金的能譜圖。

圖4：實施例1制得的三維納米多孔錫鎳合金的電化學性能圖。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明進行詳細描述。本發明的保護范圍并不以具體實施方式為限，而是由權利要求加以限定。

?實施例1：

(1)?在25℃下，將0.6?摩爾/升的鎳氰化鉀水溶液與0.6?摩爾/升的四氯化錫水溶液混合反應形成錫鎳氰膠體系，其中，鎳氰化鉀與四氯化錫的摩爾比為0.5:1。