[發(fā)明專利]一種用于鋰二次電池負極的錫碳復合材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310254088.5
• 申請日: 2013-06-25
• 公開（公告）號: CN103346304A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發(fā)明（設計）人: 陳軍;朱智強;王詩文;杜婧;程方益;李海霞
• 申請（專利權(quán)）人: 南開大學
• 主分類號: H01M4/38
• 分類號: H01M4/38;H01M4/62;H01M10/058
• 代理公司: 天津佳盟知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12002
• 代理人: 侯力

1.一種用于鋰二次電池負極的錫碳復合材料，其特征在于：由超小粒徑的錫納米顆粒均勻地分散、嵌在三維多孔碳載體材料內(nèi)部并形成三維多孔結(jié)構(gòu)，其中錫納米顆粒以具有高比容量的錫儲鋰材料作為含錫活性物質(zhì)存在于錫碳復合材料中，錫納米顆粒的粒徑范圍為5-100?nm，復合材料中含錫活性材料的質(zhì)量百分比為20-70%。

2.一種如權(quán)利要求1所述用于鋰二次電池負極的錫碳復合材料的制備方法，其特征在于步驟如下：

1）(salen)Sn的合成

將氯化錫和salenH₂配體放入容器中，加入無水乙醇混合均勻，然后將三乙胺通過分液漏斗逐滴加入，所得混合液在80?^oC下磁力攪拌4小時，自然冷卻到18-25?^oC，有大量黃色沉淀生成，過濾后將沉淀物用無水乙醇洗滌2-3次，在100?Pa~-1?MPa中干燥24小時，得到(salen)Sn；

2）將(salen)Sn在保護氣氛下進行高溫熱解反應，反應溫度為500-1000?^oC，升溫速率為2-10?^oC/min，反應時間為1-10?h，反應結(jié)束后降溫至18-25?^oC，即可制得該錫碳復合材料。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述用于鋰二次電池負極的錫碳復合材料的制備方法，其特征在于：所述氯化錫、salenH₂配體和三乙胺的摩爾比為1:1:2，無水乙醇與salenH₂配體的用量比為20?mL：1?mmol。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述用于鋰二次電池負極的錫碳復合材料的制備方法，其特征在于：所述保護氣氛的氣體為氬氣、氮氣或氬氣與氫氣的混合氣，混合氣中氬氣與氫氣的體積比為9-19：1。

5.一種如權(quán)利要求1所述用于鋰二次電池負極的錫碳復合材料的應用，其特征在于用于制備鋰離子電池，方法如下：

將錫碳復合材料、導電添加劑和粘結(jié)劑在有機溶劑中分散混合，涂覆在集流體上，然后在空氣中干燥制成電極，干燥溫度為323-403?K，壓力為100?Pa-1?MPa；以該電極為工作電極，以金屬鋰或含鋰合金為對電極和參比電極，兩電極以隔膜分隔，加入電解液，在氬氣或干燥空氣中組裝成鋰二次電池。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述用于鋰二次電池負極的錫碳復合材料的應用，其特征在于：所述錫碳復合材料、導電添加劑和粘結(jié)劑的質(zhì)量比為60-90：10-40：0-20，有機溶劑與錫碳復合材料的質(zhì)量比為1-20：1。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述用于鋰二次電池負極的錫碳復合材料的應用，其特征在于：所述集流體為泡沫銅、泡沫鎳、銅網(wǎng)/片、鋁網(wǎng)/片或不銹鋼網(wǎng)/片；導電添加劑為石墨、炭黑、乙炔黑和碳納米管中的一種或兩種以上任意比例的混合物；粘結(jié)劑為聚四氟乙烯，聚偏氟乙烯，聚乙烯醇和縮甲基纖維素鈉中的一種或兩種以上任意比例的混合物；有機溶劑為N-甲基吡咯烷酮、二甲基亞砜、環(huán)丁砜、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺和己內(nèi)酰胺中的一種或兩種以上任意比例的混合物；含鋰合金為鋰鋁合金，其中鋰的含量為20-50w%；隔膜為聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯和纖維素的一種或兩種以上任意比例的混合物構(gòu)成的薄膜；電解液由固體鋰鹽電解質(zhì)和有機溶劑組成，固體鋰鹽電解質(zhì)在有機溶劑中的濃度為0.2-1.5?mol?/L，其中固體鋰鹽電解質(zhì)為LiClO₄、?LiPF₆、LiBF₄、LiAsF₆、LiCF₃SO₂、LiP(C₆H₄O₂)₃、LiPF₃(C₂F₅)₃、LiB(C₂O₄)₂和LiN(CF₃SO₂)₂的一種或兩種以上任意比例的混合物；溶劑為碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸丁烯酯，碳酸甲丁酯及其同分異構(gòu)體、乙酸甲酯、丙酸甲酯、g-丁內(nèi)酯、環(huán)丁砜、1,2-二甲氧基乙烷、1,3-二氧環(huán)戊烷、4-甲基-1,3-二氧環(huán)戊烷，丙炔酸，四氫呋喃，2-甲基四氫呋喃和二甲基亞砜中的一種或兩種以上任意比例的混合物。